Промышленное производство
Промышленный Интернет вещей | Промышленные материалы | Техническое обслуживание и ремонт оборудования | Промышленное программирование |
home  MfgRobots >> Промышленное производство >  >> Industrial materials >> Наноматериалы

Сапонины Platycodon из Platycodi Radix (Platycodon grandiflorum) для зеленого синтеза наночастиц золота и серебра

Аннотация

Зеленый синтез наночастиц золота и серебра описан в настоящем отчете с использованием сапонинов платикодона из Platycodi Radix ( Platycodon grandiflorum ) в качестве восстановителей. Платикодин D (PD), главный тритерпеноидный сапонин платикодона, был обогащен ферментативной трансформацией водного экстракта Platycodi Radix. Эта обогащенная PD фракция была использована для обработки реакций восстановления солей золота и серебра для синтеза наночастиц золота (PD-AuNP) и наночастиц серебра (PD-AgNP), соответственно. Никакие другие химические вещества не вводились во время реакций восстановления, что обеспечивает полностью экологичный, экологически чистый и устойчивый метод. УФ-видимые спектры показали полосы поверхностного плазмонного резонанса PD-AuNP при 536 нм и PD-AgNP при 427 нм. Наночастицы сферической формы наблюдались с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения со средним диаметром 14,94 ± 2,14 нм для PD-AuNP и 18,40 ± 3,20 нм для PD-AgNP. Незначительные треугольные и другие многоугольные формы также наблюдались для PD-AuNP наряду со сферическими. Изображения, полученные с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ), также показали, что обе наночастицы имеют в основном сферическую форму. Эволюция, зависящая от кривизны, использовалась для улучшения изображений АСМ и точного измерения размеров наночастиц. Размеры были измерены как 19,14 нм для PD-AuNP и 29,93 нм для PD-AgNP из улучшенных изображений АСМ. Гранецентрированные кубические структуры для обеих наночастиц были подтверждены сильными дифракционными картинами рентгеноструктурного анализа с высоким разрешением. Инфракрасные спектры с преобразованием Фурье выявили вклад в синтез –OH, ароматических C =C, C – O и C – H функциональных групп. Кроме того, каталитическую активность PD-AuNP оценивали по реакции восстановления 4-нитрофенола до 4-аминофенола в присутствии боргидрида натрия. Результаты каталитической активности предполагают потенциальное применение этих наночастиц золота в качестве катализаторов в будущем. Зеленая стратегия, представленная в этом исследовании с использованием сапонинов в качестве восстановителей, проложит новые пути для разработки новых наноматериалов с универсальным применением.

Фон

В связи с обострением проблем устойчивости зеленая химия находится в центре внимания во многих областях исследований. Использование натуральных продуктов в синтезе металлических наночастиц (МНЧ) вызывает значительный интерес из-за устойчивости этих методов. MNP показали универсальное применение в химии материалов, биологии и медицине [1,2,3,4]. МНЧ обычно синтезируют химическими методами с помощью реакций восстановления ионов металлов. Для реакций химического восстановления обычно требуются вредные и токсичные химические вещества, такие как борогидрид натрия, для синтеза МНЧ. В настоящее время натуральные продукты могут заменить использование вредных химикатов и продемонстрировать следующие преимущества:(i) синтетический процесс уменьшает количество вредных химических отходов; (ii) стратегия «зеленого» синтеза защищает наше здоровье и глобальную окружающую среду; (iii) стратегия реализует общие устойчивые инициативы; (iv) можно ожидать синергетических действий за счет объединения обоих материалов (натуральных продуктов и MNP) с повышенной биосовместимостью, что очень полезно для систем in vitro и in vivo; (v) стратегия является рентабельной и ее можно расширять; и, наконец, (vi) процесс зеленого синтеза может быть проведен реакцией в одном реакторе.

AuNP широко применялись в областях катализа, доставки лекарств, химического и биологического зондирования, визуализации, фототермической и фотодинамической терапии [1, 5,6,7,8]. Среди различных приложений применение в качестве катализатора в химических реакциях - это постепенно развивающаяся область. Для исследования новых каталитических применений AuNP обычно используется модельная реакция восстановления 4-нитрофенола (4-NP) до 4-аминофенола (4-AP) в присутствии избытка боргидрида натрия. Одна из причин использования реакции восстановления 4-NP до 4-AP в качестве модельной реакции заключается в том, что за ходом реакции можно непосредственно следить с помощью спектрофотометрии в УФ-видимом диапазоне. Без очистки и идентификации конечного продукта (т.е. 4-АР) наблюдение изменений оптической плотности в реакционной смеси в достаточной мере демонстрирует ход реакции. Сообщалось, что AgNP обладают сильным антимикробным действием. В частности, высокое отношение площади поверхности к объему AgNP способствует проявлению противомикробной активности по сравнению с их объемными аналогами. AgNPs в виде мазей, кремов и гелей применялись при лечении ожоговых ран [9].

Разнообразные природные продукты, включая аминокислоты, пептиды, грибы, бактерии, экстракты растений, водоросли, полисахариды и дрожжи, были адаптированы для использования в зеленом синтезе [10, 11]. Экстракты растений эффективно применялись в качестве зеленых восстановителей для синтеза AuNPs и AgNPs [11, 12]. Среди разнообразных растительных экстрактов традиционные китайские лекарства (ТКМ) с биологической и фармакологической активностью очень привлекательны для зеленого синтеза МНЧ.

В настоящем отчете сапонины платикодона из Platycodi Radix ( Platycodon grandiflorum , Campanulaceae) были использованы для синтеза AuNPs и AgNPs. Фармакологическая активность Platycodi Radix в качестве TCM включает апофегматическое и противокашлевое, иммуностимулирующее, противовоспалительное, антиоксидантное, противоопухолевое, противодиабетическое, против ожирения, гепатопротекторное, обезболивающее, усиливающее когнитивные функции, антихолинергическое и антигистаминное действие [13]. Известно, что химические компоненты Platycodi Radix содержат углеводы, белки, липиды и тритерпеноидные сапонины [14]. Тритерпеноидные сапонины принадлежат к большой группе соединений, расположенных в конфигурации с четырьмя или пятью кольцами из 30 атомов углерода с несколькими гидроксильными и гликозильными группами, в результате чего один конец молекулы является гидрофильным, а другой конец - гидрофобным [15]. Агликоны сапонинов платикодона представляют собой тритерпены олеананового типа с двумя боковыми цепями. Единица глюкозы связана с положением C-3 тритерпена через эфирную связь, а различные гликозильные группы связаны через сложноэфирную связь в положении C-28. Конъюгированные гликозильные группы состоят из D-глюкозы, D-рамнозы, D-арабинозы, D-ксилозы и D-апиозы [16]. Среди сапонинов платикодона платикодин D (PD, рис. 1) является одним из маркерных соединений Platycodi Radix. Хотя PD является одним из основных компонентов тритерпеноидных сапонинов, общее содержание сапонинов в Platycodi Radix составляет примерно 2%. Таким образом, мы разработали ферментативную трансформацию платикозида E и платикодина D3 в платикодин D и успешно получили фракцию, обогащенную PD из водного экстракта Platycodi Radix [16, 17].

Структура платикодина D

В настоящем отчете фракция, обогащенная PD, была использована в качестве восстановителя зеленого цвета для синтеза AuNPs и AgNPs (далее именуемых PD-AuNPs и PD-AgNPs). За ходом реакции синтеза и поверхностным плазмонным резонансом (SPR) каждого образца наночастиц следили с помощью спектрофотометрии в УФ-видимом диапазоне. Размеры и морфологию наблюдали с помощью микроскопических методов, включая просвечивающую электронную микроскопию высокого разрешения (HR-TEM) и атомно-силовую микроскопию (AFM). Для выявления кристаллических структур были получены картины дифракции рентгеновских лучей высокого разрешения (HR-XRD). Инфракрасные спектры с преобразованием Фурье (FT-IR) были получены для выяснения функциональных групп, которые участвовали в синтезе обеих наночастиц. Каталитическую активность PD-AuNP оценивали по реакции восстановления 4-NP до 4-AP в присутствии избытка боргидрида натрия. Более того, чтобы точно идентифицировать наноразмерную геометрию по высотным изображениям АСМ, мы разработали схему эволюции, зависящую от кривизны, которая может улучшить геометрию поверхности [18]. Уравнение эволюции поверхности с использованием потоков главной кривизны сглаживает и улучшает изображения АСМ в соответствующих основных направлениях. Основные кривизны вычисляются непосредственно из первой и второй производных дискретных данных высоты AFM. Лу и др. изучили влияние потоков кривизны на морфологические особенности и показали, что, хотя поток средней кривизны может создавать нежелательные новые морфологические особенности, характерные точки не создаются при основных потоках кривизны [19].

Методы / экспериментальные

Материалы и инструменты

Фракция, обогащенная ПД, из водного экстракта Platycodi Radix была приготовлена ​​ферментативной трансформацией в соответствии с нашим предыдущим сообщением [16, 17]. Тригидрат хлороводородной кислоты (HAuCl 4 · 3H 2 O), нитрат серебра, боргидрид натрия и 4-нитрофенол были получены от Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури, США). SPR наночастиц и прогресс реакции восстановления 4-NP отслеживали с помощью Shimadzu UV-2600 (Shimadzu Corporation, Киото, Япония). Инструмент JEM-3010, работающий при 300 кВ, был использован для получения изображений HR-TEM для исследования размеров и морфологии продуктов (JEOL, Токио, Япония). Для получения изображений HR-TEM у Ted Pella (Реддинг, Калифорния, США) были приобретены медные сетки с углеродным покрытием (углерод типа B, 300 меш). Для получения изображений АСМ использовали прибор Dimension® Icon®, работающий в режиме постукивания (Bruker Nano, Санта-Барбара, Калифорния, США). Для загрузки образца слюду (сорт V-1, длина 25 мм × 25 мм, толщина 0,15 мм) получали от SPI Supplies Division of Structure Probe (Вест Честер, Пенсильвания, США). Кремниевый зонд с высоким разрешением для режима постукивания (зонд RTESP AFM, MPP-11100-10) был приобретен у Bruker Nano (Санта-Барбара, Калифорния, США). Для выяснения кристаллических структур использовали рентгеновский дифрактометр высокого разрешения Bruker D8 Discover, оснащенный источником излучения Cu Kα (λ =0,154056 нм) (Bruker, Карлсруэ, Германия). Картина HR-XRD была получена в диапазоне от 20 ° до 90 ° (шкала 2θ). Таблетку KBr готовили для получения ИК-Фурье спектров на спектрометре Nicolet 6700 в диапазоне волновых чисел 400 ~ 4000 см -1 . (Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс, США). Для HR-XRD и FT-IR анализов использовалась сублимационная сушилка FD5505 для подготовки порошкообразных образцов (Il Shin Bio, Сеул, Корея).

Зеленый синтез PD-AuNP и PD-AgNP

Образец PD-AuNPs объемом 1 мл был синтезирован с конечной концентрацией фракции, обогащенной PD (0,05%) и HAuCl 4 · 3H 2 О (0,2 мМ). Реакционную смесь инкубировали при температуре окружающей среды 5 мин. Образец PD-AgNPs объемом 1 мл был синтезирован с конечной концентрацией фракции, обогащенной PD (0,01%) и AgNO 3 (0,8 мМ). Реакционную смесь инкубировали в печи при 80 ° C в течение 3 часов, а затем инкубировали при температуре окружающей среды в течение 21 часа. Спектры УФ-видимой области были получены в диапазоне от 300 до 700 нм.

Зависимая от кривизны эволюция для улучшенных изображений АСМ для точного измерения размера

Следующее уравнение кривизны потока использовалось вместе с экспериментальными данными о высоте АСМ для точного измерения размера и эффективного подсчета количества наночастиц.

\ ({\ Phi} _ {, t} \ left (x, y, t \ right) =\ beta \ sqrt {1 + {\ Phi} _ {, x} ^ 2 + {\ Phi} _ {, y } ^ 2 =\ beta \ left | \ nabla \ Phi \ right |} \), где поверхность S ={( x , y , z ): z =Φ ( x , y , z )}.

Если β выбирается так, чтобы он зависел от главных искривлений, этот процесс эволюции называется « потоком кривизны . » Когда β выбран в качестве одной из главных кривизны, соответствующий поток называется κ я поток ( я =1,2). Поток основной кривизны делает изображения сглаженными в соответствующем главном направлении.

Каталитическая активность PD-AuNP

Для определения каталитической активности PD-AuNP были синтезированы следующим образом:обогащенная PD фракция (0,1%, 500 мкл) смешивалась с деионизированной водой (480 мкл) с последующим добавлением HAuCl 4 · 3H 2 О (10 мМ, 20 мкл). Реакционную смесь встряхивали в течение 10 с и инкубировали при температуре окружающей среды в течение 24 ч в темноте. Каталитическую активность PD-AuNP оценивали с помощью реакции восстановления 4-NP до 4-AP в присутствии избытка боргидрида натрия в водной системе. Раствор 4-NP (900 мкл, 0,5 мМ) смешивали с деионизированной водой (650 мкл). К этому раствору добавляли свежеприготовленный боргидрид натрия (1,65 мл, 10 мМ). Затем добавляли свеже синтезированные PD-AuNP (800 мкл). Конечные концентрации реакционной смеси для каталитической активности были следующими:4-NP (0,113 мМ, 1 экв.), Боргидрид натрия (4,13 мМ, 36,5 экв.) И PD-AuNP (0,04 мМ, 0,354 экв.) . За ходом реакции следили в течение 720 с с помощью УФ-видимой спектрофотометрии в диапазоне от 200 до 700 нм при температуре окружающей среды.

Результаты и обсуждение

Зеленый синтез PD-AuNP и PD-AgNP

Во-первых, для синтеза AuNPs и AgNPs завершение реакции легко определялось по видимым изменениям цвета растворов. Цвет PD-AuNP был винно-пурпурным с SPR при 536 нм (рис. 2а). ППР PD-AgNPs, который имел желтый цвет, наблюдался при 427 нм (рис. 2b). На цифровых фотографиях на рис. 2 показаны растворы PD-AuNPs (слева, a) и PD-AgNPs (справа, b), которые были синтезированы в соответствии с процедурой, описанной в предыдущем разделе. Эти изменения цвета согласовывают частоту колебаний электронов проводимости в наночастицах с частотой падающего излучения. Таким образом, УФ-видимые спектры предоставляют достаточно информации для определения завершения реакции AuNP и AgNP с их характеристическими полосами ППР. Из УФ-видимых спектров, показанных на рис. 2, фракция, обогащенная ПД, играла роль восстанавливающего агента для образования обеих наночастиц.

УФ-видимые спектры. а PD-AuNP и b PD-AgNPs

Изображения HR-TEM

Визуализация наночастиц - важный шаг к идентификации важной информации, включая размер, морфологию и состояние дисперсии. Как показано на рис. 3, PD-AuNP имели сферическую форму со средним диаметром 14,94 ± 2,14 нм. Незначительные треугольные и другие многоугольные формы также наблюдались для PD-AuNP наряду со сферическими. Средний диаметр сферических форм был измерен для 103 дискретных наночастиц по изображениям HR-TEM. Гауссова гистограмма для распределения размеров наблюдалась на рис. 3d. Наиболее часто наблюдаемый размер PD-AuNPs находился в диапазоне 14 ~ 15 нм. Как показано на фиг. 3а, PD-AuNP были хорошо диспергированы без какой-либо агрегации, что позволяет предположить, что фракция, обогащенная PD, также действовала как блокирующий агент (или стабилизирующий агент). PD-AgNP сферической формы также наблюдались на фиг. 4. Подобно состоянию дисперсии PD-AuNPs, состояние дисперсии PD-AgNPs было отличным и продемонстрировало средний диаметр 18,40 ± 3,20 нм (фиг. 4d). Сто дискретных наночастиц из изображений HR-TEM были случайным образом выбраны для получения среднего диаметра. Наиболее часто наблюдаемый размер PD-AgNP находится в диапазоне 17 ~ 18 нм.

а - c Изображения HR-TEM и d гистограмма размеров PD-AuNPs. Масштабные линейки представляют a 100 нм, b 10 нм и c 5 нм

а – в Изображения HR-TEM и d гистограмма размеров PD-AgNPs. Масштабные линейки представляют a 100 нм, b 20 нм и c 5 нм

Изображения AFM

Изображения AFM хорошо подтверждаются изображениями HR-TEM, описанными в предыдущем разделе. Сферическая морфология PD-AuNPs наблюдалась на фиг. 5. Как на 2D-изображении (фиг. 5a), так и в 3D-изображении в высоту (фиг. 5d), более яркие наночастицы обладали большей высотой. Помимо топографической информации, фазовые изображения обычно обнаруживают структуру поверхности, различают области мягкости / твердости и отображают различные компоненты в материалах. Как показано на 2D-фазовом изображении (рис. 5b), PD-AuNP сферической формы были хорошо визуализированы. Кроме того, трехмерное изображение амплитудной ошибки (рис. 5c) выявило сферическую морфологию. Анализ сечения был проведен, результат показан на рис. 5д. Линия A – B на рис. 5а была проанализирована, и измеренные высоты двух PD-AuNP составили 10,44 и 10,47 нм.

АСМ-изображения и анализ разрезов PD-AuNPs. а 2D высота (1 мкм × 1 мкм). б 2D-фаза (2,5 мкм × 2,5 мкм). c Ошибка амплитуды 3D (1 мкм × 1 мкм). г Высота 3D (1 мкм × 1 мкм). е Анализ сечения линии A – B в a

PD-AgNP сферической формы были четко визуализированы на 2D-изображении в высоту (рис. 6а). На изображениях двухмерной фазы (рис. 6b) и трехмерной фазы (рис. 6с) мы наблюдали подробную информацию о двух различных компонентах (PD-AgNPs и восстановителях). Ярко окрашенные материалы и материалы сферической формы (то есть PD-AgNP) сохраняли относительно большую твердость, чем компоненты более темного цвета. Более темные компоненты были из восстановителей (то есть фракции, обогащенной ПД). Сферическая морфология PD-AgNPs была также подтверждена на трехмерном изображении амплитудной ошибки (рис. 6d). Анализ сечения также был выполнен и показан на рис. 6e. Линия A – B на рис. 6а была проанализирована, и высота двух PD-AgNP была измерена как 7,46 и 10,35 нм.

Изображения АСМ и анализ сечения PD-AgNPs. а 2D высота (1 мкм × 1 мкм). б 2D фаза (1 мкм × 1 мкм). c 3D-фаза (1 мкм × 1 мкм). г Ошибка амплитуды 3D (1 мкм × 1 мкм). е Анализ сечения линии A-B в a

Зависимая от кривизны эволюция для улучшенных изображений АСМ для точного измерения размера

На рисунках 5 и 6 показаны необработанные данные 2D и 3D AFM для PD-AuNP и PD-AgNP соответственно. Из изображений текущей высоты на рис. 5a и 6a, точное определение границы наночастиц затруднено без информации о фазе на фиг. 5b и фиг. 6b. Трехмерные изображения помогают определить морфологию наночастиц, но не дают точных размеров наночастиц. Таким образом, эволюция, зависящая от кривизны с κ 2 Поток был использован для идентификации линий впадин между наночастицами и подложкой. Как показано на рис. 7, при размере шага Δ t =10 −7 500 шагов эволюции были выполнены для данных 2D высоты PD-AuNPs (рис. 5a) и PD-AgNPs (рис. 6a). κ 2 поток точно идентифицировал основные линии долин, представляющие границы PD-AuNPs (рис. 7a) и PD-AgNPs (рис. 7b). Синяя и красная линии представляли полученные линии долин и гребней соответственно. Из этих улучшенных изображений было выбрано 30 дискретных наночастиц из каждого изображения для измерения размера. Размеры были измерены как 19,14 нм для PD-AuNP и 29,93 нм для PD-AgNP из улучшенных 2D-изображений АСМ. Размеры из изображений AFM были больше, чем размеры, измеренные на изображениях HR-TEM (14,94 нм для PD-AuNPs; 18,40 нм для PD-AgNPs). Явление холодной сварки AuNP на подложке из AFM-слюды может объяснить расхождение размеров между измерениями размеров HR-TEM и AFM [20].

Улучшенные двухмерные изображения высоты с помощью АСМ путем эволюции в зависимости от кривизны. а PD-AuNPs. б PD-AgNPs

Анализ HR-XRD

HR-XRD-анализ необходим для определения кристаллической структуры наночастиц. Как показано на рис. 8, анализ HR-XRD показал брэгговские отражения PD-AuNP и PD-AgNP, что указывает на то, что оба типа наночастиц обладают гранецентрированной кубической структурой. Плоскости (111) и (200) появляются под 38,2 ° и 44,4 ° соответственно в PD-AuNP (рис. 8а). Для PD-AgNP сильные дифракционные пики при 38,2 °, 44,4 °, 65,2 ° и 78,0 ° соответствуют плоскостям (111), (200), (220) и (311) кристаллической структуры (рис. 8б). Примеси отмечены звездочками. Плоскость (111) была наиболее интенсивной на рентгенограммах HR-XRD обеих наночастиц, что указывает на то, что основные ориентации кристаллов были вдоль плоскости (111). Затем были выполнены приблизительные оценки размеров обеих наночастиц с использованием уравнения Шеррера. Поскольку пик (111) был наиболее интенсивным, мы оценили размер по нему. Определение каждого термина в уравнении Шеррера. ( Д =0,89 × λ / Вт × cosθ) имеет следующий вид: D - размер частицы, θ - угол дифракции Брэгга пика (111), λ - длина волны рентгеновского излучения, а β - полная ширина на полувысоте (FWHM) пика (111) в радианах. Приблизительные оценки размеров по уравнению дали 11,05 нм для PD-AuNP и 12,54 нм для PD-AgNP.

HR-XRD анализы. а PD-AuNPs. б PD-AgNPs

ИК-Фурье-спектрометрия

Спектры FT-IR предоставляют важную информацию о том, какие функциональные группы восстановителей участвовали в синтезе AuNPs и AgNPs. PD состоит из тритерпенового агликона и сахаров, образующих гликозиды (рис. 1). Три спектра FT-IR показаны на фиг. 9:фракция, обогащенная PD (фиг. 9a), PD-AuNPs (фиг. 9b) и PD-AgNPs (фиг. 9c). Широкая полоса, соответствующая -ОН-группам фракции, обогащенной ПД, появилась при 3421 см -1 . (Рис. 9а). Из-за водородной связи групп –OH наблюдалась широкая полоса. Эта полоса сместилась до 3426 см −1 для PD-AuNPs (рис. 9б) и 3407 см −1 для PD-AgNPs (рис. 9c), предполагая, что в синтезе участвовали гидроксильные группы. Полосы на 1654 см −1 и 1457 см −1 возникло за счет ароматических колебаний связи C =C во фракции, обогащенной PD (рис. 9а). После синтеза полоса 1654 см −1 сдвинут на меньшие волновые числа, например, 1633 см −1 для PD-AuNPs (рис. 9б) и 1621 см −1 для PD-AgNPs (рис. 9в). Колебания C – O и C – H возникали при 1035 см −1 . (Рис. 9a), и эта полоса сместилась в сторону более высоких волновых чисел, например, 1043 см −1 для PD-AuNPs (рис. 9б) и 1058 см −1 для PD-AgNPs (рис. 9в). По результатам FT-IR, функциональные группы –OH, ароматические C =C, C – O и C – H во фракции, обогащенной PD, способствовали синтезу.

ИК-Фурье спектры. а Фракция, обогащенная ПД. б PD-AuNPs. c PD-AgNPs

Каталитическая активность PD-AuNP

Зеленые синтезированные AuNP успешно применялись в качестве катализатора реакции восстановления 4-NP [21,22,23,24,25]. Каталитическую активность PD-AuNP оценивали с помощью реакции восстановления 4-NP до 4-AP в присутствии боргидрида натрия. Одной из основных причин использования реакции восстановления 4-NP для оценки каталитической активности AuNP является то, что очень удобно контролировать реакцию с помощью спектрофотометрии в УФ-видимом диапазоне, как качественно, так и количественно. Конечные концентрации реакционной смеси для каталитической активности были следующими:4-NP (0,113 мМ, 1 экв.), Боргидрид натрия (4,13 мМ, 36,5 экв.) И PD-AuNP (0,04 мМ, 0,354 экв.) . В присутствии избытка боргидрида натрия (36,5 эквивалента к субстрату 4-NP) 4-NP проявляли максимальное поглощение при 400 нм из-за образования 4-нитрофенолят-аниона (данные не показаны). Цвет раствора 4-нитрофенолят-аниона желтый, и реакция восстановления не протекала без добавления катализатора. Поглощение при 400 нм не изменялось до тех пор, пока PD-AuNP не были добавлены в качестве катализатора. Как только были добавлены PD-AuNP, поглощение при 400 нм начало уменьшаться. Интересно, что одновременно появился новый пик при 300 нм, который указывал на конечный продукт, 4-AP (фиг. 10a). Реакция завершилась за 720 с в присутствии избытка боргидрида натрия. Мы использовали избыток боргидрида натрия во время реакции, чтобы гарантировать кинетику псевдопервого порядка. Из графика времени (сек) и ln ( C т / C 0 ) ( C т :концентрация 4-NP при 400 нм в момент t , C 0 :концентрация 4-NP при 400 нм в момент времени 0 ) линейная зависимость наблюдалась с константой скорости 3,4 × 10 −3 / с (рис. 10б). Мы могли бы заменить C т и C 0 с A т и A 0 , соответственно, где A т оптическая плотность при 400 нм в момент времени t , и A 0 оптическая плотность при 400 нм в момент времени 0 . Основываясь на результатах, PD-AuNP эффективно катализируют реакцию восстановления 4-NP с образованием 4-AP в присутствии избытка боргидрида натрия.

Реакция восстановления 4-NP борогидридом натрия в присутствии катализатора PD-AuNP. а УФ-видимые спектры и b участок пер. ( C т / C 0 ) как функция времени (мин)

В нашей лаборатории для синтеза AuNP использовали различные концентрации кофейной кислоты, а их каталитическую активность оценивали с помощью реакции восстановления 4-нитрофенола [26]. Кофеиновая кислота - один из вторичных метаболитов и фенольных соединений, обнаруженных в растениях. Результаты показали, что самая низкая концентрация кофейной кислоты проявляла наивысшую каталитическую активность. Кроме того, удаление кофейной кислоты из исходного коллоидного раствора центрифугированием увеличивало каталитическую активность до 6,41 раза. В текущей системе константа скорости PD-AuNP составляет 3,4 × 10 −3 . / с. Возможно, удаление PD после синтеза PD-AuNP центрифугированием может повысить каталитическую активность. Это будет одна из наших будущих работ. И кофейная кислота, и PD являются вторичными метаболитами растений, и полученные AuNP проявляют превосходную каталитическую активность. Следовательно, разнообразные вторичные метаболиты растений могут быть эффективными кандидатами на роль зеленых восстановителей для производства нанокатализаторов AuNP.

Выводы

PD является основным сапонином платикодона в Platycodi Radix и, как известно, обладает полезными биологическими активностями. В текущем отчете обогащенная PD фракция была использована в качестве зеленого восстановителя для синтеза PD-AuNPs и PD-AgNPs. Изображения HR-TEM и AFM предоставили информацию о размере и морфологии. Обе наночастицы были в основном сферическими с гранецентрированной кубической структурой. Эволюция, зависящая от кривизны, использовалась для сглаживания и улучшения изображений АСМ, что позволило точно измерить размер. Функциональные группы –OH, ароматические C =C, C – O и C – H служили восстановителями для получения наночастиц. Более того, PD-AuNP проявили каталитическую активность в отношении реакции восстановления 4-NP, что позволяет предположить, что PD-AuNPs могут быть применены в качестве катализатора в будущем. Метаболиты растений обладают собственной ценной биологической активностью, которая, вместе с внутренней активностью NMP, часто проявляет синергетические свойства. Таким образом, одна из наших будущих работ включает в себя оценку биологической активности наночастиц с помощью исследований in vitro и in vivo. В заключение следует отметить, что использование и распространение растительных метаболитов, таких как сапонины, при производстве новых наноматериалов будет продолжать расти.


Наноматериалы

  1. Наночастицы золота для химиотерапевтических датчиков
  2. Многофункциональные наночастицы золота для улучшенных диагностических и терапевтических применений:обзор
  3. Синтез зеленого цвета в одной емкости микросферы SnO2, украшенной серебром:эффективный и многоразовый катализ…
  4. Наночастицы кремнезема для доставки внутриклеточного белка:новый подход к синтезу с использованием зеленог…
  5. Метод последующей обработки для синтеза монодисперсных бинарных наночастиц FePt-Fe3O4
  6. Получение наноструктуры Au @ TiO2 - оболочка и ее применение для разложения и обнаружения метиленового синего
  7. Модифицированный гиперразветвленный полиглицерин как диспергатор для контроля размера и стабилизации нано…
  8. Функциональный пористый полимер на основе трифенилфосфина как эффективный гетерогенный катализатор синтез…
  9. Синтез и эффективность in vitro покрытых полипирролом железо-платиновых наночастиц для фототермической терапии…
  10. Зеленая способность к синтезу и стабилизации наночастиц меди:каталитическая, антибактериальная, цитотоксич…