IJAC 国际分析化学杂志》上 1687 - 8779 1687 - 8760 Hindawi出版公司 10.1155 / 2016/3512145 3512145 评论文章 最新进展的合成和稳定镍和氧化镍纳米粒子:一个绿色的熟练 http://orcid.org/0000 - 0001 - 7158 - 2843 伊姆兰喧嚣 默罕默德 1 王妃 Aneela 1 Foret Frantisek 化学研究所 旁遮普大学 新校区 拉合尔54590 巴基斯坦 pu.edu.pk 2016年 19 6 2016年 2016年 21 12 2015年 16 05年 2016年 24 05年 2016年 2016年 版权©2016年穆罕默德伊姆兰Din和Aneela王妃。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

绿色协议对纳米颗粒的合成吸引大量的注意力,因为他们是环保的,快速和成本效益。镍和氧化镍纳米颗粒被绿色合成路线和绿色化学的影响的特征属性和生物效应的纳米颗粒在过去五年。绿色合成、性质和应用的镍和氧化镍纳米粒子已经在文献中报道。本文总结了镍和氧化镍纳米粒子的合成生物系统使用不同的。本文还提供了比较的概述化学合成的影响和绿色合成纳米氧化镍和镍的结构特性及其生物学行为。认为绿色方法合成镍和氧化镍纳米粒子比化学合成方法。

 1。介绍

纳米颗粒(NPs)集群的原子有至少有一个维度的尺寸范围1 - 100海里。由于其独特的光学、磁性、催化和电特性,他们各领域具有广泛的应用前景 1]。NPs是不同的物理化学性质,大部分同行相比,由于表面积与体积比的增加和量子效应成为占主导地位的大小减少。表面积与体积比的增加改变了机械、催化、材料的热性能 2]。

近年来的新兴利益合成磁性NPs铁、Co和镍由于其优异的磁性和潜在的使用在许多领域包括催化、内存存储设备和传感器。医学领域的用于磁控制药物输送,磁共振成像,高热治疗癌症细胞( 3- - - - - - 5]。

许多物理和化学方法包括共同沉淀( 6],溶胶-凝胶法[ 7,微乳液 8),热液反应( 9],电喷射合成[ 10],和激光烧蚀[ 11用于合成NPs。这些方法可能产生良好定义的纯NPs但低生产率,高细胞毒性、低抗氧化潜能,和低抗菌活性和不环保 12]。

搜索有一个伟大的关注环保的方法,导致生物的发展。生物合成NPs通过使用生物系统包括细菌、真菌、酵母、植物和天然小分子如维生素、蛋白质、肽和还原糖 13- - - - - - 16]。

(即生物的组合原则。,oxidation/reduction) by microbial enzymes or plant phytochemicals with physical and chemical approaches results in the synthesis of NPs with desired functions [ 17, 18]。生物合成提供了一个环境友好、简单、廉价的方法合成NPs NPs形成稳定的优势植物次生代谢物除了作为合成代理也作为覆盖剂。此外,NPs利用绿色化学合成没有或低细胞毒性比化学合成NPs使他们有效的药物载体 在活的有机体内药的应用程序( 19]。

在此,我们回顾一下工作领域的绿色合成镍和NiO NPs并讨论反应参数对结构的作用形成了倪NPs的属性。我们也提出一个比较概述化学合成的影响和绿色合成镍和NiO NPs结构性能和生物性能。

 2。纳米粒子的性质

NPs是函数的物理和化学性质的大小和形状,因此不同大小独立常数相比散装材料的物理性质。这种差异在纳米级属性是由于其巨大的表面积使其高活性和量子尺寸效应在纳米尺度成为主导。NPs的大小依赖属性的一些简要描述:

带隙。价带和导带之间的带隙增加NPs的大小减少。

熔点。NPs的熔点、相变温度较低,这种减少当颗粒尺寸变得越来越明显低于5海里。

机械性能。在纳米尺度缺陷的概率很低,由于其机械强度高,具有高韧性和硬质材料。

电气性能。电导率是影响两种方法在纳米级。减少因为大型表面散射而可能增加,因为更好的排序。

光学性质。颜色或光学性质的NPs高度依赖于粒子的大小。这个颜色的变化可以解释的基础上转变 λ SPR 更高的波长随着粒径的增加电浆NPs。

磁性。由于在纳米材料表面能较大,铁磁性消失和supermagnetism转变。

催化性能。NPs很高的催化效率比散装材料由于其巨大的表面积( 20.]。

3所示。镍纳米粒子的意义

镍NPs找到潜在的应用在各个领域包括电子、磁性( 21),能源技术( 22),和共同参与 23]。由于其反应活性高,操作简单,环保属性使用它们来促进各种有机反应包括chemoselective硫醇的氧化耦合( 24),醛和酮的还原反应( 25),烯烃的加氢 26从酒精),合成对称二苯代乙烯通过Wittig-type烯化作用[ 27),而 α烷基化的甲基酮( 28]。他们还促进某些无机反应比如氨的分解 29日]。最近的应用程序之一,是他们的角色在制造碳纳米管(碳纳米管) 30.]。

他们还发现环境应用领域的吸附有害染料和无机污染物,因此在清洁的环境中扮演着至关重要的角色( 31日]。由于其良好的抗菌和抗炎活动使用它们在生物医学领域( 19, 32]。

他们也显示对癌细胞的细胞毒性是明显的变形形态与倪NPs(这些细胞治疗后 23, 33]。倪NPs封顶的生物相容性与生物分子如葡萄糖是高度增加,这些都是用作癌症生物传感器和热nonmediator高热( 34]。

 4所示。纳米粒子的合成策略

主要有两个方法用于合成NPs包括自上而下的方法和自底向上的方法。

4.1。NPs自上而下的方法合成

这种方法包含一组合成技术合成NPs通过删除某些部分散装材料衬底。不同的方法去除部分散装材料可能包括化学、电化学和机械方法。一个特定方法的选择是基于批量的材料衬底和NPs所需的大小。然而这项技术并没有提供一个完整的控制粒子的大小。自顶向下的方法扩展到获得纳米尺度域和耦合机械去除技术与电化学和化学技术( 35]。

 4.2。NPs合成的自底向上的方法

这种方法包括一系列合成技术合成更大、更复杂的系统通过堆积材料的基材上并保持良好的控制分子结构。这种制造方法的基本要求是必须有强大的表层之间的粘附力和基材上,为此添加表面活性剂之间的附着力增加表层和基材上 35]。

 5。金属和金属氧化物纳米粒子的生物合成机制

植物和微生物的次生代谢物/真菌酶负责金属离子还原成金属原子。金属盐如硝酸盐、氯化物、氧化物和硫酸盐还原电势高由于金属氯化物,附件,和硫化物氧化部分和他们捐赠电子的倾向。由于这两个因素上的电子密度增加共轭金属盐。所以金属离子的形式可以很容易脱离他们的阴离子部分和被还原成稳定的形式利用植物、微生物、真菌提取物。植物的次生代谢产物,包括生物碱、黄酮、多酚类、萜类化合物作为金属离子螯合剂,减少到零价。主要-哦组多酚和黄酮类化合物与金属离子的协调发展,而微生物介导的还原酶酶合成的细菌或真菌细胞壁捐赠电子金属离子的还原。

我们可以描述机制的植物介导的金属和金属氧化物的合成NPs通过考虑以下三个阶段:(1)激活阶段包括金属离子的减少和降低金属原子经历成核;(2)增长阶段涉及的自发聚结小邻NPs NPs到更大的大小,也就是说,奥斯特瓦尔德成熟(NPs直接形成的过程通过异相成核和生长,进一步减少金属离子);这一过程增强了NPs的热力学稳定性;(3)终止阶段决定NPs的最终形状。金属氧化物的NPs最终产品脱水或在空气中煅烧得到最终的金属氧化物NPs ( 36]。NPs合成机制的示意图如图 1。

植物介导机制金属和金属氧化物纳米粒子的合成。

微生物介导的机制金属和金属氧化物的合成NPs也描述了以下三个阶段:(1)金属阳离子被细菌或真菌细胞壁由于带负电荷的细胞壁之间的静电相互作用和带正电的金属阳离子;(2)然后,细胞壁释放还原酶酶,减少了金属阳离子金属原子;(3)这些原子聚合,形成金属NPs。形成了NPs可能限制细菌或真菌的生物分子,防止进一步聚合金属NPs最后形成NPs扩散从细胞壁( 37]。

金属氧化物的NPs最终产品脱水或在空气中煅烧得到最终的金属氧化物NPs。NPs合成机制的示意图如图 2。

微生物介导机制金属和金属氧化物纳米粒子的合成。

随着增长阶段持续时间的增加,聚合发生NPs nanohexahedrons,纳米管,纳米棱柱,不同的形状不规则的NPs形成。强大的聚合发生因为2金属原子之间的结合能比atom-solvent结合能。NPs的聚合是防止有些植物和真菌次生代谢产物的微生物生物分子/酶作为覆盖剂和稳定形成NPs ( 36]。Mallikarjuna和同事报告说,氨基酸残基的羟基和羰基化合物或蛋白质可以强烈坚持金属NPs限制代理和防止聚合( 38]。

金属和金属氧化物的晶体形状NPs是增长率的函数在不同晶体的方向。不同晶面的表面能,因为限制代理不同的交互与不同的面孔。这导致各向异性金属晶体的生长,而在各向同性生长的情况下,反应速率高,球面形状的晶体。在较高的反应速率的情况下,成核过程占主导地位在增长,反之亦然。NPs的大小也会增加当他们的增长是各向异性。然而,维度anisotropically生长纳米材料(如纳米棱柱)可以通过调整实验条件控制pH值、金属离子的比例和还原剂,辐照时间和它的力量(在微波加热的情况下),和反应时间。图 3显示了结果的不同形状的NPs晶体的各向同性和各向异性生长 39]。

纳米粒子的增长不同的方式及其产生的几何形状。

 6。镍纳米粒子的生物合成

很少有文献可以在倪的生物合成和NiO NPs比化学合成。NPs的物理和化学方法制造都伴随着一些缺点如高成本,复杂性(包含多个步骤),使用有害的有机化合物,和环境污染。这是一个伟大的需要开发NPs替代环保和低成本的制造方法。大自然设计了众多的制造过程微观和纳米无机材料使用天然生物分子或微生物和植物提取物作为还原剂。绿色合成NPs是一种自下而上的方法,主要反应是还原/氧化发生。生物合成的NPs包括有三个基本要求(i)选择适当的溶剂,(ii)环保还原剂的选择,和(3)选择的NPs无毒稳定剂。因此通过选择合适的溶剂、表面活性剂和还原剂合成产生NPs与控制形态而不产生任何有毒环境污染物 35]。

在植物介导的合成镍NPs一般提取的植物的不同部分被用作还原剂,在其他一些情况下,而不是使用提取整个植物是生长在一个金属衬底或整个植物浸泡在金属解决方案的一部分。这里,原位还原金属离子发生及其形态也可以控制多孔的植物部分也作为biotemplate [ 40]。一些天然生物分子如葡萄糖、蔗糖、或植物分泌物也可能是良好的还原剂和稳定剂,因此被用来制造倪NPs ( 16, 34, 41]。

6.1。利用植物生物合成的镍纳米颗粒

近年来NPs使用植物的制造了研究人员的兴趣,因为它简单,成本有效、快速、环保协议( 42]。生物合成是一种合成的单步技术NPs提供稳定的NPs不同的形态。生产的速度快速NPs相比基于微生物的生物合成。红外光谱表明,次生代谢物包括萜类、黄酮类、吡喃酮、醛、羧酸酰胺,来源于植物提取物负责各自NPs减少金属盐( 43]。只有少数研究文章报告到目前为止倪NPs利用植物合成的。等不同部分的植物根和叶用于合成镍NPs。

但是。制造镍NPs使用叶提取的植物

陈等人。 44]报道的合成面心立方倪NPs降低水溶液的倪(没有3)2水提物的 紫花苜蓿(紫花苜蓿)。倪NPs的典型合成方法涉及前体溶液与苜蓿溶液的剧烈搅拌4小时60°C。反应进行了60°C,因为室温下很难完全减少镍(II)到倪(0)。然后NPs的解决方案是冷冻24小时为了获得倪NPs粉。

Pandian和同事( 31日]合成镍纳米粒子通过使用镍水溶液(没有3)2h·62O的前体和叶提取物 罗勒属圣所作为还原剂和稳定剂。镍(II)离子被减少到倪的水合电子(0) o .密室水叶提取和倪(0)核形成。这些倪(0)原子聚合和倪NPs形成。UV / Vis样本记录的频谱和峰值集中在395 nm对应倪NPs证实倪NPs的形成。XRD模式被记录为倪NPs确认倪NPs具有面心立方结构和平均粒径被粉末30 nm计算方程。这个粒子大小显示良好的协议与计算SEM(粒度15和36海里),通过TEM(颗粒大小是12和36海里)。

这些倪NPs被用于吸附有机染料包括结晶紫(CV), 2-naphthol橙色或橙色II(或)、伊红Y (EY),硫酸和阴离子污染物( 年代 O 4 2 - - - - - - )和硝酸( N O 3 - - - - - - 从水溶液)。吸附能力的函数研究了pH值的变化,倪NPs剂量、接触时间、初始浓度的污染物和染料。pH值的最优条件、接触时间、染料初始浓度、无机污染物的最大吸附容量倪NPs总结在表 1。

最佳反应参数条件最大百分比染料和无机污染物的去除。

被吸附物 pH值 接触时间(分钟) 最初的浓缩的。染料和污染物(毫克/升)
简历 8 40 40
莎莉 3 20. 20.
或 3 30. 30.
N O 3 - - - - - - 7 10 10
年代 O 4 2 - - - - - - 7 10 10

观察到吸附的染料和无机污染物增加了使用大型倪NPs和污染物的初始浓度和接触时间的增加吸附剂和被吸附物。

 6.1.2。使用植物作为Biotemplate镍纳米粒子的制备

植物的叶子和花瓣是多孔和他们作为制造biotemplate倪NPs。这种方法倪NPs合成是有利的,因为它具有良好的控制粒子的大小和倪NPs不容易聚集形成的。凹地和雷( 40)开发了一个绿色的制造方法金属Ni NPs使用花瓣 扶桑biotemplate和还原剂。芙蓉花的花瓣是多孔和下面这些毛孔隧道存在供应养分和水分花瓣的整个部分。这些毛孔吸附NiCl2h·62O,随后降低到倪NPs C2H4这是在花瓣的热解获得的产品之一。证实了倪NPs的形成最终产品的吸引力对磁铁的反应。的大小得到倪NPs在10 - 200 nm的范围,并涂以阻止他们聚集的介孔碳。倪NPs形成稳定甚至后20天。

 6.2。使用天然生物分子制造Bioconjugated镍纳米颗粒

镍的磁性纳米颗粒容易氧化,因此大多数合成协议利用有毒的和昂贵的媒体和疏水性有机覆盖剂,防止结块和磁性纳米粒子的表面氧化 45]。在媒体水镍纳米粒子的稳定性是一个挑战。

天然生物分子如维生素、还原糖、和植物分泌物含有多酚是良好的抗氧化剂,它们可以应用于生产稳定的纳米粒子分散在水介质作为还原剂和采取限制代理。此外,NPs形成的生物相容性也增加,从而增加他们的应用程序领域的药物输送。

拉杰和Viswanathan [ 16]报道的合成镍NPs在乙醇媒体通过使用蔗糖作为还原剂及其植物油为限制的代理。为了建立合适的前体和还原剂几个前体(醋酸硝酸镍、镍、氯化镍)和减少代理(肼、硼氢化钠和蔗糖)。反应热计算表明,硝酸镍最佳前体和蔗糖是最好的还原剂。

Bioconjugated NPs在生物医学领域有广泛的应用NPs成为更多的生物相容性 在活的有机体内应用程序和常用的发光标记,标签,成像和药物输送 46- - - - - - 48]。一些工作已经完成的方向合成bioconjugated倪NPs在水媒体使用环保减少和限制代理。

Vaseem et al。 34]合成高度肥性bioconjugated glucose-capped镍纳米颗粒(G-Ni NPs)通过水溶液过程利用葡萄糖作为还原剂和作为覆盖剂的液体,NH3。这些被用作生物传感器由于其增强生物相容性和热nonmediator癌症高热。机制参与的合成G-Ni NPs提出如下:首先由液体。NH3到倪(不3)·6 h2O和葡萄糖溶液,绿色ppt。倪(哦)2形成。NH的进一步补充液体3这些ppt。溶解和透明的绿色解决方案的形成是由于[倪(NH的形成3)4]2 +复杂。这个复杂的在80°C环境大气中回流2 h。NH的液体3葡萄糖的醛基氧化成羧酸盐离子和产生的自由电子(Ni (NH减少3)4]2 +复杂的镍金属。通常情况下,葡萄糖仍在开放连锁格式;然而在水溶液,将其结构转换为循环椅子形式。所以,除了作为还原剂,在这里,它也作为覆盖剂的发展与镍络合NPs通过其5 -哦组。认为在高pH值条件表面镍NPs开发一个负电荷(Ni-O氧化−)。通常,在水溶液中金属NPs表面负电荷;这就是为什么认为倪NPs表面和葡萄糖之间的氢键相互作用形成,促进倪NPs的限制。

 6.3。镍纳米粒子的表征

紫外可见光谱(紫外)[ 31日),傅里叶变换红外光谱(FTIR) [ 44),x射线衍射(XRD) ( 23, 40),扫描电子显微镜(SEM) ( 31日],透射电子显微镜(TEM) [ 44),电动电势测量( 19)、热重分析(TGA) [ 41),x射线光电子谱(XPS) [ 44),光致发光(PL) [ 41),能量色散x射线能谱(EDS) [ 34)和原子力显微镜(AFM) [ 41倪NPs)文献报道基本表征技术( 31日]。

倪NPs是电浆;也就是说,它们显示表面等离子体共振(SPR)和吸收带的300 nm - 400 nm)是由于SPR倪。SPR的现象发生,因为金属NPs身体吸收光和由于吸收传导电子的金属进行相干振荡。这一切都发生在入射光子的频率就等于表面电子的固有频率;在这个频率振幅成为最大的SPR这个频率。光的吸光度测量的帮助下UV / Vis分光光度计。

SPR乐队的形状,它的宽度,和光谱位置取决于大小的NPs及其大小分布。SPR峰值显示了红移的位置随着NPs大小的增加,和蓝色的转变是观察当粒径减小。当NPs单分散在大小分布SPR峰的形状是对称的,它成为广泛和分裂成两个乐队当大小分布变得不均匀 49]。

Mamuru等人合成镍NPs使用水叶中提取的 番荔枝属squamosa作为还原剂和NiO水溶液作为前体盐在中性ph监测倪NPs的形成通过视觉反应混合物的颜色变化和UV / Vis光谱学。反应混合物的颜色从浅蓝色变为深棕色指示倪NPs的形成。形成进一步证实了他们的UV / Vis光谱吸光度的最大值285海里被指派为倪NPs SPR峰值。电浆乐队有对称的形状表明形成了NPs制服和说法 50]。

红外光谱是用来研究生物分子负责减少金属盐NPs及其随后的增长通过这些生物分子的限制影响失活。为此,植物提取物的红外光谱谱和金属NPs记录。相对应的吸收带生物分子负责bioreduction只应该出现在NPs谱提取光谱和应该消失。这不仅有助于识别的生物分子负责bioreduction但在提出反应的机理。

使用NiCl Mamuru和一家养鸡场倪NPs合成2h·62O盐前体和叶中提取的 辣木属鉴定作为还原剂。解决方案的改变颜色从浅蓝色到深红褐色表示倪NPs的形成由观察进一步证实了SPR的峰值在297海里。他们试图探索生物分子负责bioreduction镍(II)离子为倪(0)通过记录两叶提取物的红外光谱谱 m .鉴定和倪NPs。这是观察到红外波段在1636厘米−1是唯一一个乐队出现在 m .鉴定频谱和没有倪NPs的红外光谱。所有其他的乐队 m .鉴定是出现在倪NPs频谱。这个乐队是氨基芳基酮,也就是说,蒽醌类,所以它是可能的,这是负责减少的生物分子。蒽醌的存在证实了珍惜的外观红色NH增加了25%3解决方案为蒽醌类叶提取物是一种证实试验( 49]。

另一种方法来识别生物分子负责bioreduction记录植物的红外光谱谱/微生物提取bioreduction之前和之后。这些生物分子的乐队负责bioreduction bioreduction后的光谱记录改变他们的位置。在这方面,陈和同事试图探索生物分子的苜蓿草负责bioreduction镍(II)离子和稳定的镍(0)NPs记录提取bioreduction前后的红外光谱。bioreduction镍(II)是由提取的黄酮类化合物和还原糖的变化带位置切断组类黄酮和还原糖。乐队bioreduction后观察到长波长相比乐队bioreduction前记录。红外光谱结果表明类黄酮和还原糖还原剂进一步支持低数量的生物分子在提取测量bioreduction相比他们的数量测量之前bioreduction [ 44]。

XRD用于识别、纯洁和NPs的定量分析。NPs是由记录峰值的阶段 2 θ 价值;这些山峰给水晶的价值为特定类型的NPs飞机。通过比较这些衍射峰的位置和强度与粉末衍射标准联合委员会(JCPDS)卡号(每种金属都有特定的JCPDS卡片号码)可以确定NPs及其阶段(球形、纤锌矿型等)。XRD谱峰的强度是粒子的结晶度的函数。当NPs拥有良好结晶度那么激烈和尖锐的峰是观察到,反之亦然。NPs大小也可以使用谢瑞方程计算;当粒径大的x射线衍射模式成为广泛 51]: (1) D = 0.98 λ β 因为 ⁡ θ , 在哪里 D 颗粒大小, λ 是波长(铜K α), β 应用, θ 衍射角。

Pandian等人记录的XRD谱倪NPs合成减少镍(II)离子叶中提取的 罗勒属圣所。他们观察5在XRD谱不同的衍射峰 2 θ 值37.32°,44.82°,47.92°,63.11°,72.97°和峰值 2 θ 价值44.82°显示最大强度。他们得到的密勒指数(111)和(200)确认NPs是面心立方(fcc)倪。粉末的平均粒度计算公式被发现30 nm ( 31日]。

SEM是用来研究NPs的表面形态和成分通过与高能电子束扫描表面,由加热丝。Angajala et al。 52]合成镍NPs使用水叶中提取的 Aegle marmelos科雷亚(AmC)作为还原剂和NiCl水溶液2h·62O作为前体盐。倪NPs的形成是由颜色变化从深绿色到亮绿色的解决方案。倪NPs形成的表面形态调查采用SEM。结果表明,NPs在本质上是多晶的平均粒径80 - 100海里有三角形的形状。SEM图片展示,NPs受限于有机生物分子层来源于叶提取的AmC表面功能-哦组参加bioreduction镍(II)离子为倪(0)NPs,除了作为稳定和限制代理。在团聚体NPs没有直接接触和聚合的外表面之间只有倪NPs周围的有机物质。

TEM用于内部成分的识别细节NPs包括其形状、尺寸、尺寸分布和缺陷。玛利亚姆等人合成镍NPs利用叶中提取的 Azadirachta indica和NiO NPs使用 Psidium guajava叶提取物。他们的形态是由TEM图像。这也体现在他们的TEM图像倪和NiO NPs是球形的形状及其大小< 100海里。他们的大小分布也窄,NPs显示聚合,以减少系统的总表面能( 23]。

 6.4。倪NPs的反应参数对结构性能的影响

倪NPs的结构属性,比如他们的大小和形状函数反应参数包括叶提取物浓度、盐前体的浓度、温度、pH值中等,时间和反应时间。陈等人研究了紫花苜蓿提取物的浓度对倪NPs的大小。观察到,不仅粒度增加,而且扩大大小分布发生在高浓度的提取。这是由于这样的事实,通过增加的浓度提取物浓度的增加减少代理相同浓度的盐前体,因此镍(0)粒子的大小增长越来越多的倪bioreduction[产生的(0) 44]。

 6.5。影响绿色合成镍NPs的生物学行为

NPs绿色合成路线更不会引起排斥的,无毒的,因为在这条路的还原剂和稳定剂NPs是植物或微生物还原糖和类黄酮没有细胞毒性的影响。在这方面Sudhasree et al。 19)进行常规化学方法之间的比较研究使用肼作为还原剂和生物方法使用 山蚂蝗属gangeticum(DG)根中提取镍NPs合成。DG具有抗氧化和抗凋亡的属性。他们比较了抗氧化潜力和细胞毒性和抗菌活性镍NPs合成的路线。

倪NPs的抗氧化潜力被研究2的扫气分析化验,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPHH)和超氧化物自由基。DPHH紫罗兰颜色的黄色在加氢的根本变化。观察清除比例较高的倪NPs绿色合成路线(国家)相比,倪NPs通过化学方法合成(nic)。这是归因于存在额外的一部分在酚类化合物和酚类化合物的存在证实了高过氧化物清除活动门店(酚类化合物 O 2 - - - - - - 清除活动)( 19]。

NPs拥有跨越生理障碍的能力,因而可以进入和破坏细胞的生物。这两种类型的细胞毒性NPs被两个检查 在体外和 在活的有机体内方法。这两种方法中乳酸脱氢酶(LDH)的活性被释放从质膜由于受损细胞的放电由于NPs存在监控检查倪NPs的细胞毒性。的 在体外进行化验上皮细胞系 在活的有机体内进行化验LLC PK1肾细胞系的男性。结果表明,国家行业集团公司作为证实无毒nic相比低活性的LDH(形成formazon LDH催化还原四唑盐)的国家行业集团公司纳米颗粒( 19]。

NPs是一个函数的抗菌活性化学成分、形状、浓度、光活化,NPs的大小。国家行业集团公司和网卡NPs的抗菌活性前体盐和还原剂对革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌化验使用琼脂凝胶扩散法。两个控制实验中,一个积极的控制和一个消极的控制,抗菌活性也进行了检查。的大值区抑制的国家行业集团公司(图 4)证实,国家行业集团公司有很高的抗菌活性与网卡的前体盐和DG提取( 19]。因此国家行业集团公司是无毒、具有更高的稳定性和更高的抗氧化和抗菌的潜力比化学合成镍NPs ( 19]。

比较国家行业集团公司的抗菌活性,网卡,NiCl2DG,积极控制,和消极的控制。

海伦和王妃 53]合成镍NPs利用硫酸镍溶液和根块茎提取的 薯蓣属(象山药)为减少和限制的代理。溶液的颜色变化从蓝色到黄色表示倪NPs的形成。倪NPs的UV / Vis高峰集中在207海里。这些倪NPs是化验的抗菌活性采用纸片扩散法对4菌株包括 金黄色葡萄球菌和 蜡样芽胞杆菌(革兰氏阳性) 克雷伯氏菌肺炎和 大肠杆菌(革兰氏阴性)。倪NPs是最有效的 金黄色葡萄球菌和最有效 克雷伯氏菌肺炎的抑制区。倪NPs对不同微生物的有效性的结果如图 5。

比较镍纳米粒子对不同菌株的有效性。

Angajala和Radhakrishnan 32]合成镍NPs利用水叶中提取的 Aegle marmelos科雷亚(AMC)并检查他们的协同效果 β谷甾醇诱导抗炎和比较他们的不同叶提取物抗炎活动AMC采用2测试,白蛋白变性试验和膜稳定测试。 β谷甾醇是植物甾醇确定的AMC水叶提取物具有抗炎作用。-哦组 β谷甾醇发展成键与AMC叶提取物合成镍NPs表面。倪NPs相关的细胞内抑制作用 β谷甾醇在进入炎症网站的结果,因为他们发展协会与受体部位产生治疗效果和一起协助外周血淋巴细胞的生长。这是观察到倪NPs相关的治疗效果 β谷甾醇是更高的相比 β谷甾醇叶水提取物。这是由于高表面积的倪NPs相比水叶提取的AMC,这导致 β谷甾醇保持表面的镍NPs而不是内部的粒子,因此提高其暴露在受体网站为了产生治疗效果。

玛利亚姆et al。 23]合成镍NPs使用叶中提取的 Azadirachta indica和NiO NPs使用 Psidium guajava叶提取物。合成纳米颗粒显示对HT29细胞毒性细胞系(人类结肠腺癌)。两种类型的实验进行了人类结肠癌细胞腺癌;其中一个是控制实验(未经处理的细胞)和其他测试实验,细胞治疗与倪和NiO NPs。倪NPs的细胞毒性和反过来比例的可行性癌细胞被进行比色测定化验,MMT试验(3 - 4,5-dimethylthiazol-2-yl 2, 5-diphenyl溴化四唑)。MMT是不溶性的黄色tetrazol这可以减少晶体的紫色甲瓒的氧化还原酶酶活细胞的作用。甲瓒的不溶性晶体可以通过添加二甲亚砜和吸光度随着紫色的解决方案是量化通过记录光谱在某些使用分光光度计波长(540海里)。吸光度是直接与活细胞数成正比。玛利亚姆的结果等。 23]研究表明,吸光度是减少细胞培养对待倪NPs(浓度> 6.25 μg / mL)比未经处理的细胞。这些结果进一步支持的治疗和控制细胞的形态分析。控制细胞表现出光滑的表面和定期与正常形态,而镍和NiO治疗细胞显示细胞形态学的变化由于细胞肿胀和破坏细胞凋亡的结果。

纳米粒子是有效的药物载体 在体外和 在活的有机体内应用程序。陈和同事( 33)检查倪NPs与抗肿瘤药物的协同影响Verbascoside (VB)两种 在体外和 在活的有机体内在诱导K562细胞凋亡的肿瘤细胞。他们进行了四种类型的实验;其中之一是控制实验,细胞不进行治疗,另3实验与VB-Ni NPs涉及细胞的治疗,倪NPs孤独,独自和VB 72 h, 48 h和24小时。细胞凋亡率 在体外药物和NPs治疗细胞凋亡细胞核的检查是通过确定特征特性像支离破碎DNA和染色体浓缩使用荧光显微镜。结果表明,细胞凋亡率是高VB-Ni NPs治疗细胞相比单独的镍和VB处理细胞。的 在活的有机体内进行了研究癌细胞的雌性老鼠在同一行就完蛋了 在体外研究,但是在这里附近的磁铁也放置在小鼠皮肤癌细胞。在这项研究中,再次VB-Ni NPs治疗细胞凋亡率较高。这些结果表明镍从VB-Ni转移到癌细胞通过磁铁产生的磁场的作用放在附近的肿瘤细胞,抑制肿瘤细胞的生长与药物一起并杀死肿瘤细胞。

 7所示。氧化镍纳米颗粒(NiO)

金属元素可以形成巨大的多样性和氧的化合物(金属氧化物)。可以将这些金属氧化物绝缘体、半导体或导体取决于结构的几何形状,产生特定的电子结构。金属氧化物广泛应用于燃料电池的制造,微电子电路、压电设备、传感器、和耐腐蚀涂料和催化剂。金属氧化物NPs拥有独特的物理和化学特性,因为他们更小的尺寸和高度密集的边缘或角落表面网站。在所有材料中,颗粒大小影响3最重要的群体的基本性质;第一组的结构属性,即细胞参数和晶格对称性;第二组是电子属性和上面提到的两个属性然后诱导材料的物理和化学性质的变化。在金属氧化物NPs、磁性金属氧化物NPs越来越感兴趣,因为他们的属性可以修改根据他们的形状和大小( 54]。

最近,NiO NPs研究广泛,因为他们的电催化作用,化学稳定性高,superconductance特点、和电子转移能力( 55]。NiO是p型半导体金属氧化物具有带隙范围从3.6到4.0 eV取决于缺陷的性质及其密度。这是一个反铁磁性的材料有奈尔温度 T N ~ 523 K,除了高~ 10.7的等电点,它也显示了高电离。NiO的潜在的应用在各领域的水处理、气体传感、电化学性能和抗菌活动。许多方法来制造NiO NPs已报告在文献中包括solvothermal [ 56],precipitation-calcination [ 57)、化学沉淀( 58,微波水热 59),和热分解 56, 60)方法。这些方法包括充足的反应物和原料,呆滞的过程和复杂的设备。因此,最近环境良性的绿色化学方法用于合成NiO NPs。

7.1。利用植物提取物氧化镍纳米粒子的制备

Yuvakkumar和同事( 61年NiO)合成纳米晶体利用硝酸镍前驱和红毛丹果皮垃圾减少和稳定剂,然后检查他们的抗菌活性涂层在棉织物表面。

NiO的可能机制合成纳米晶体从红毛丹果皮提取nickel-ellagate复杂的形成是通过结扎的酚羟基和多酚酯氧原子与镍在pH值5 - 7。煅烧后的复杂在450°C分解和氧化镍纳米晶体形成。红毛丹的活性成分是维生素、茶多酚、类黄酮,和生物碱作为抗氧化剂,抗病毒,激进的食腐动物。其中活性成分茶多酚如鞣花酸,geranin, corilagin大量存在,作为抗氧化剂。

这些氧化镍纳米晶体被吸附在棉布pad-dry-cure和柠檬酸作为交联剂的吸附。NiO纳米晶体的织物治疗和治疗是检测抗菌活性 金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性细菌) 大肠杆菌(革兰氏阴性细菌)采用纸片扩散法。抗菌活性的机理描述如下:通过紫外和可见光的作用激活NiO发生导致形成电子空穴对。的水解和氧化还原反应产生过氧化氢可以进入细胞膜和杀死细菌。织物的抗菌活动对待NiO NPs显著10洗后但在减少细菌的比例很低,经过20洗这个活动完全减少如图 6。

清洗周期对氧化镍纳米颗粒涂层棉织物的抗菌活性。

主题和同事Thema合成单相绿镍矿NiO NPs使用 Agathosma betulina叶萃取精华。NPs形成特征的表面/界面和室温体积特征的各种分析技术。光电二极管的行为NIR光谱范围的标准刀片由压膜的p型NiO NPs在n型硅衬底进行了研究。NiO NPs的平均大小 26.7 ± 0.4 纳米计算这些NPs的TEM和水晶方面被证实通过观察许多衍射环使用选择性与强烈的衍射斑点区电子衍射(SAED)。形成的元素成分证实了NPs记录EDS光谱显示镍的存在和O的沙粒。C和铜元素的存在被铜网格和碳涂层。形成的晶体分析NPs是由记录他们XRD概要文件。获得水晶飞机对应立方NiO阶段也称为绿镍矿阶段。NiO NPs使用德拜谢乐公式的平均直径是15.23 - -23.15纳米的范围内与近似计算了TEM与大小。

NiO是p型半导体材料有一个弱吸收带在可见区域和一个电阻率的基础上,倪阳离子空缺浓度。没有这样的化学计量NiO倪空缺;然而在纳米尺度可能是一个非化学计量倪枯竭的状态。这些缺陷的存在在纳米尺度的破损是由于3 d对称NPs表面。因此,任何n-Si / p型NiO NPs薄膜异质结可以显示一个光电二极管的行为在UV / Vis / NIR光谱范围。p型的光电二极管行为NiO NPs沉积在n型硅在近红外光谱范围内研究了通过应用蔡等人与这些NPs光电二极管实验。光电二极管的正入射辐射进行了使用Hg灯有一个单色仪的光谱范围覆盖290 - 1100 nm。p-NiO / n-Si反向偏置二极管光电流产生多波长涵盖UV / Vis / NIR光谱范围。通过观察照片 电流-电压概要文件(photocurrent-voltage概要文件)透露,红色照明(748和650海里)生成的光响应最高,其次为蓝色(430海里)和零电流在黑暗。这可以解释的事实,蓝色光的穿透深度如果小于红光所以少数photocarriers产生蓝光比红光导致较低的光电流的蓝光照明( 55]。

 7.2。利用微生物的氧化镍纳米粒子的制备

微生物,如细菌、酵母和真菌是潜在的候选人作为还原剂和稳定剂制备的纳米粒子。虽然微生物合成纳米颗粒的生产速度慢比纳米颗粒的合成利用植物提取物提供一定的优势经济可行性、简单的扩大,容易处理和生物处理。

7.2.1。制备微生物提取

一般方法在文献中报道的制备微生物提取涉及微生物的培养在一个适当的肉汤中紧随其后的是他们孵化在合适的温度和转速旋转瓶为微生物设置特定的天数。然后在合适的文化是离心机转速为特定时间和上层清液是倪NPs的用于制造。孵化的真菌进行了150 rpm和温度25°C 5天( 62年在200 rpm),而细菌是孵化,温度30°C 120小时( 63年]。死者真菌生物量可以由高压灭菌法现场生物量,然后干燥在50°C,直到它变得脆。统一的大小生物质颗粒研磨后得到生物质( 62年]。

 7.2.2。制造的NiO NPs使用真菌

两个活的和死的真菌生物量NPs的可用于制造。使用死真菌生物量是有利的,因为它可以存储时间更长一段时间,并且不需要营养和生长媒体和毒性也有限。的优点之一真菌介导绿色合成NPs是大表面积可以恢复最佳菌丝的生长。此外,真菌生物量可以容忍金属毒性通过吸附物种的细胞壁组成的壳聚糖,壳质,氨基磷酸盐,葡聚糖,脂质,硫酸盐,磷脂和氢氧化物,等等。这些官能团作为生物吸附的金属结合位点( 62年]。

这个世纪的主要难题之一是增加自然水生身体和沉积物的污染和有毒金属。在过去的十年中镍的引入环境中增强由于提高了冶炼及采矿活动。微生物之间的相互作用和金属已经被建立和微生物的能力积累和/提取金属已经用于吸附重金属生物修复的有毒金属。然而这种现象背后的机制尚未建立。真菌是有吸引力的候选人生物吸附的金属能够生长在极端条件下的温度、pH值、和养分有效性和高浓度的金属( 64年]。

Salvadori和同事( 62年]合成了NiO NPs通过使用氯化镍为前驱和死,干,生活丝状真菌的生物量 曲霉属真菌aculeatus(麦克风= 2000毫克L−1)作为还原剂。在这个实验中使用的三种类型的真菌生物量最大吸附容量,因此最大抗金属毒性的生物死展出。所需剂量的生物量和前体溶液动摇了合适的反应条件下,镍(II)的解决方案是由真空过滤分离生物质利用微孔膜。获得的NiO NPs通过各种技术进行了分析。能量色散x射线光谱分析揭示了存在的蛋白质可以作为覆盖剂NiO NPs表面形式的电影。

同一组研究人员合成NiO NPs镍(II)的吸附重金属离子的 Hypocrea lixii真菌(麦克风= 1473毫克L−1)生活、干和死去的生物量。倪的镍(II)保留能力为死去的生物量最高死亡生物量表明干和生活生物量是容易毒性产生的高浓度的金属。TEM和HRTEM显微图的一部分死去的生物质装满NiO NPs透露,NPs在场在真菌细胞壁的细胞外和细胞内通过生物吸附。高压灭菌过程的显微图显示,因为细胞质在场的超微结构变化和收缩在NiO加载死生物量和控制样品。额外的平均直径和胞内NiO捏造NPs 3.8和1.25纳米,而他们的形状是球形。

上述合成方法的机制的NiO NPs真菌没有完全阐明。然而,提出了一种两步机制;在第一步吸附镍(II)发生的真菌细胞壁通过其酰胺基,然后还原成金属Ni真菌细胞壁的酶。在第二步中镍氧化成NiO的H2O, O2在中。真菌细胞壁的蛋白/多肽作为覆盖剂NPs形成的。这是由EDX确认模式的NiO NPs额外峰C, N, O在场,并进一步通过红外光谱分析中,乐队- h的酰胺二连杆的蛋白质/多肽在1535厘米−1转移到1542厘米吗−1;这表明h组的变形限制NiO NPs ( 64年]。

Ullah和同事( 65年]合成了NiO NPs用硝酸镍十六进制水合物作为前体和 根霉nigricans真菌是降低和稳定剂。真菌是获得面包和精美的作品加入前体的解决方案。溶液的pH值是通过调整1 M氢氧化钠溶液。搅拌5小时后的解决方案是保持在一夜之间,然后用绘画纸滤纸过滤。该滤液然后在500°C 5小时,煅烧所得样本地面微小粒子。NiO NPs透露,NPs的特征是多分散的平均直径~ 40 nm。由于这些NPs是多分散的、单分散的NPs可以通过不同实验条件如pH值、温度、还原剂的浓度和先驱。

 7.2.3。制造的NiO NPs使用细菌

镍被广泛用于钢铁、电池、电镀行业和镍(II)离子解除这些行业是致癌的所以需要减少或去除工业废水的浓度。传统的废水处理方法并不那么有效,因为他们主要介绍二次污染物在环境中除了昂贵。这是一个伟大的关注开发成本效益和环保处理方法可以完全消除可溶性镍(II)离子从工业排放或将其转换成不溶性的分离形式如NiO不溶于水。

Sathyavathi和同事( 63年转化为可溶性你4排放的废水中镍电镀行业成不溶性NiO利用细胞耐药 小细菌属sp。MRS-1这个孤立于镍电镀工业废水(污水稀释和氯化钠镀在营养琼脂培养细菌增长30°C)。镍(II)离子的生物修复是通过孵化工业废水的细菌有2172 mg / L浓度的镍(II)在30°C 120 h 200 rpm,紧随其后的是离心分离的细菌培养,从而消除细胞的细菌。浅绿色沉淀得到瓶的底部,然后收集,洗净,晒干,然后为特征。金属氧化物的形成NPs是由流出机制,包括细胞外制造纳米材料和通过考虑依赖新陈代谢和生物控制流程的角色扮演主要角色在成核和无机粒子的沉积。为沉淀的NiO NPs在100 nm-50海里的范围大小与花像结构。因此,这种方法提供了一个绿色的路由修复的可溶性有毒镍(II)除镍离子的效率95%。

 7.3。氧化镍纳米粒子的表征

紫外可见光谱(紫外)[ 23)、原子力显微镜(AFM)、x射线衍射(XRD) ( 65年),x射线光电子谱(XPS) [ 62年],透射电子显微镜(TEM) [ 61年),扫描电子显微镜(SEM) ( 65年),能量色散x射线能谱(EDS) [ 62年)基本技术报告文学氧化镍纳米粒子的表征。

NiO NPs合成细胞外 小细菌属sp。MRS-1显示广泛的UV / Vis吸收带大约370 - 450 nm。细菌细胞壁的NiO NPs和功能基团通过红外光谱进行了研究。强烈的红外波段在580厘米−1被分配到Ni-O振动和现在在NIPE (NiO捏造电镀工业废水的反应与MRS-1)和NiO(编造你的反应4MRS-1)和没有控制(MRS-1存在在一个没有镍(II)离子)的解决方案。强烈的吸收峰值为1024.34厘米−1和1064.74厘米−1被分配到胺组和这些山峰建议胺组细菌细胞壁的作用吸附的金属离子通过氢键和静电相互作用[ 63年]。

Salvadori et al。 62年制作电影的NiO NPs涂层表面的死真菌的生物量和记录的扫描电镜图像死前后生物量NiO NPs涂料。后观察到绑定的NiO NPs生物量的表面变得修改。EDS光谱的生物量也记录之前和之后NiO的形成和形成后的光谱记录NiO NPs给一个信号不仅对倪还对C, N, O暗示NiO NPs表面的蛋白。蛋白质作为覆盖剂稳定NiO NPs和还负责组织表面的NiO NPs死真菌的生物量的电影形式。

 8。结论

本文概述了绿色合成镍和氧化镍纳米粒子通过使用植物提取物,微生物提取物和天然生物分子。尽管所有这些绿色协议镍和氧化镍纳米粒子合成有自己的优势和限制使用的植物提取物作为还原剂是更有益的微生物提取相比,因为快速的生产纳米颗粒与前绿色还原剂。然而,所有这些绿色协议合成镍和NiO NPs是简单、高效、环保和不需要充足的反应物,呆滞的过程和复杂的设备需要在传统的化学合成方法。镍和氧化镍纳米粒子的合成绿色化学是有益的环保,经济前景,可行性,增强的生物相容性、低细胞毒性、抗氧化和抗菌活性高的纳米颗粒形成的。这些特性帮助Ni的商业化和NiO NPs环境清洁和纳米领域的。

 9。未来的视角

镍和氧化镍纳米颗粒具有不同的结构特性和有效的生物效应可以使用新的绿色制造协议在未来几天。反过来控制粒子大小和尺寸依赖属性的镍和NiO NPs将打开新的大门的应用程序。有巨大潜力的多孔植物花瓣作为软biotemplate倪NPs这可以防止它们聚集在一起举行好控制粒子的大小。只有一个工厂已经报道为倪biotemplate NPs至今为止( 40)这是一个伟大的需要开展更多的研究在这个方向。到目前为止所做的工作在绿色合成镍和NiO NPs相比要少得多的绿色协议用于贵金属纳米颗粒的合成。文学是可供选择的植物提取物作为还原剂的合成镍NPs和NiO NPs ( 19, 23, 31日, 32, 44, 49, 50, 52, 53, 55, 61年]。微生物介导的合成镍NPs还没有报道,但这一领域的未来是光明的报道出现在NiO NPs生产使用微生物减少[ 63年),研究员可以合成镍NPs与一些修改协议用于NiO NPs生产通过这条路线。尽管很多工作对植物和微生物介导的合成NPs在这十年中,为自己合成的确切机制还不完全清楚,这是这些协议的商业化的主要障碍。所以,为了扩大这些协议工业水平绿色化学的重点不应只是合成NPs还充分发挥所涉及的化学合成。

 相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

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