文摘

本文描述的过程获得纳米银和基于化学还原nanogold使用物质包含在犬蔷薇水提物(狗牙蔷薇)。由此产生的产品受到(紫外)、光度分析和测试纳米颗粒的大小和悬浮稳定性是由测量电动势,通过动态光散射(DLS)。固体样品成像的扫描电子显微镜(SEM)。获得的数据进行统计分析,以说明悬挂的属性取决于输入参数的值:金属盐浓度、pH值的反应混合物,和过程的温度。在工作的过程中,纳米银粒子和nanogold获得的样本,稳定了才两个月,曾monomodal粒度分布。

1。介绍

纳米银粒子和nanogold被认为是最有用的两个商业产品属于纳米材料。最近的使用已达到成本效益水平最高的国家之一(1]。多年的研究确认了几个世纪的旧观点:金银减缓细菌的功能。因此,在动物生物的日常接触微生物如细菌、病毒、真菌,纳米银和nanogold扮演着一个关键角色,杀菌作用(2]。医学、护理、美容、牙科和建筑业属于区域,利用纳米银粒子的好处和nanogold最大程度(3]。

有许多已知的方法详细描述了纳米银粒子的合成和nanogold。这些包括:化学还原4,5]。这可以替换为一个过程,按照“清洁技术的原则。“随着纳米技术的发展、生态方法已经成为替代传统的过程并不总是符合绿色化学的原则,因此环境nonindifferent [6]。减少的可能性,需要使用物质构成潜在威胁生态环境是一个重要的特性的方法。低成本的降低是一个额外的属性,随着过程不需要专门的实验室设备的参与。整个过程的简单性是一个额外的功能(5,7- - - - - -10]。

一个过程的一个重要问题是提供合成的纳米银或nanogold环保。为了更好地符合“绿色化学”,化合物的原则寻求满足这两个角色,为稳定和减少物质。限制原材料的数量反映了pro-ecological技术的想法。方法制备的金属纳米粒子使用植物提取物在文献中。大片mucronata(11),藜(12),麻风树(13),Lawsonia inermis(14),或黑色茶叶(15)被用于这一目的。

获得金银纳米粒子的创新概念通过化学还原使用无毒的物质表现出降低和稳定性能。

知识的当前状态允许预测化合物的衍生物或类似物的原始物质,和它的特点是类似的属性。文献描述的方法进行基于化学还原反应获得银纳米粒子使用一种物质作为还原剂和稳定器。柠檬酸钠和没食子酸等知名物质(16]。通过分析分子式的没食子酸(3、4、5-trihydroxybenzoic酸)- c₆H₃(哦)₃COOH-it可以认为类似的原子组成的一个复合债券将没食子酸的特点是类似的属性。鞣花酸分子没食子酸的二聚体;这两种酸属于化合物的主要群体,多酚类物质,由于其结构存在的羟基可转化为一种形式,允许转让费用,因此作为还原剂(17- - - - - -19]。

决定使用水提取选定的部分工厂为了获得物质降低和稳定性能。在这工作干犬蔷薇水提物的使用。这种植物是一个有价值的不同类型的抗氧化剂来源。最重要的是它包含了大量的抗坏血酸(20.,21]。这植物长有时是专门为获取的目的比合成抗坏血酸通过其他手段。提取来源于犬蔷薇因此自然来源的抗氧化化合物,许多研究证实了由不同学术单位(22- - - - - -24]。抗坏血酸,主要出现在犬蔷薇的水果,能够将空气中的氧气转换成水。当然反应是通过金属离子的存在和光线辐射。抗坏血酸分子可以被氧化脱氢抗坏血酸是相关的,这是一个有价值的减少复合,可以减少许多化学根的氧化程度(25,26]。除了有价值的抗氧化性能,抗坏血酸,俗称维生素C或食品添加剂E300在食品工业中,用作防腐剂。

其他作者提供,一个人必须意识到存在的抗坏血酸,多酚类化合物,和花青素狗牙蔷薇提取(23,27- - - - - -31日]。犬蔷薇果实天然多酚的来源,包括鞣花酸和没食子酸,属于黄酮类化合物和含有大量的花青素。鞣花酸是一种化合物已知抗氧化性能(32]。其抗氧化性能已确认和记录在许多科学研究,包括那些有关抗肿瘤研究和沉默的疾病33]。犬蔷薇的水果还含有另一组多酚化合物,没食子酸。由于其结构包括众多的羟基可以作为还原剂。没食子酸也赞赏它的抗氧化性能,尤其在研究对人类癌症细胞(细胞毒性34,35]。

本文使用犬蔷薇的水提物获得金银纳米粒子的过程。使用安全的试剂将进程符合“绿色化学的原则。“使用该原材料,如野狗上涨,特别是鞣花酸,高卢和抗坏血酸和花青素,并不需要对环境负面影响的风险。有可能退化的未使用的产品或原材料,因为水解决方案的主要试剂来源于可再生能源可以安全地存储在环境。反应条件也对环境漠不关心。假设这个过程将在大气压力,使能源的有效利用,和过程对环境有轻微影响。

2。实验

2.1。材料

硝酸银,AgNO₃、99.90 - -99.99%纯(Poch S.A.公司)和氯金酸,HAuCl₄99.999%的纯(西格玛奥德里奇),用作金银离子的来源。氢氧化钠(氢氧化钠)(Poch S.A.公司)被用来调整博士干的水提取物犬蔷薇果实被用来降低和稳定剂的新兴纳米银和nanogold停业。磷酸氢二钠和磷酸二氢钾(V),在大量的0.5938克和0.4539克,分别使用磷酸缓冲应用在电化学分析做准备。随后,盐溶解在水中(50毫升)和混合的比例1:4 pH值给一个缓冲区。

2.2。方法

2.2.1。制备水提取物的狗了

获得从干狗玫瑰是由有机化合物在水相用索氏提取器。在研究犬蔷薇的干果。水果担任采购材料和粉砂浆混合在一起。这是一步为了统一源材料。为了确定提取工艺允许的条件与最优惠的属性提取的有效接收nanometals获得,许多不同的初始参数的提取过程。使用Statistica 10.0矩阵生成一个完整的计划,在此基础上进行了提取。输入参数的范围如表所示1。

在索氏仪器组进行提取过程包括称重指定数量的原材料和把它放在一个圆底烧瓶的设备附件。水(300克)也放在烧瓶作为溶剂。为指定的时间提取过程。提取后,萃取瓶内容随后转移到塑料容器和过滤。分析了上层spectrophotometrically(紫外)的波长范围= 300 - 1100 nm。为了选择那些执行光度分析提取的特征吸收带不会掩盖了山峰源自nanogold和纳米银粒子。根据文献数据,这个峰值出现在一个波长范围从400到500纳米的纳米银和nanogold从500年到600海里。光谱的有效选择,统计分析技术(集聚,k - means)。首先,集群的数量等于一些团体的对象定义(紫外可见光谱),显示一个集群内的最大相似。同时,对象属于不同簇的特点是相互相似度最小。为了完成这项任务,使用病房方法进行多变量分析,假设对象之间的欧几里得距离属于不同集群。因此,分层树显示对象的分配(光谱)创建每个集群。下一步是进行k - means光谱分类的方法。这是为了集团的对象在指定数量的集群,然后平均每个人的价值。

使用分析技术,进行了个别的有机化合物的定量分析。上层清液中总多酚含量测定Folin-Ciocalteu方法(36]。抗坏血酸的定量测定测试提取物是由oximetric方法(37]。花青素的含量决定了Fuleki和弗朗西斯方法(38]。获得的提取物的抗氧化活性是通过测量获得的自由基(DPPH)的失活和评估使用Brand-Williams方法(39]。

以百分比的形式获得的数据中提取的物质,抗氧化活性受到统计分析,进行测试的意义独立参数的影响(植物原料的质量和提取时间)对结果值(百分比提取化合物和抗氧化活性)的显著性水平。的目的是确定最有利条件提取过程,提取得到的特征是最高的提取的化合物。符合“绿色化学”的原则,目的是减少原材料和能源的输入。为了这个目的,一个响应面回归定义。生成这个概要文件允许预测因变量(提取比例的降低和稳定物质)。

2.2.2。接收Nanometal悬浮液

准备的过程进行了纳米银和nanogold水相,它是基于化学还原方法。银离子是由硝酸银和金离子氯金酸。金银盐的浓度被重新计算,所以,在研究的过程中,悬浮液的浓度的金银50,275和500 ppm。使用过程中,独立参数是硝酸银或氯金酸浓度、pH值、温度和样品的孵化期间的化学还原的进步。pH值调整为0.1 M氢氧化钠水溶液。输入数据有三个水平的波动。为了执行这个过程在一个有效的方法,部分计划3⁽³⁻¹⁾被定义,其中包括10个样本组成独立的系统为每个nanometals(一个重复的中心计划)。流程的实现获得纳米材料涉及混合76.8毫升硝酸银溶液或氯金酸溶液为3.2毫升的提取电磁搅拌器。鉴于成交量的值重新计算以获得纳米银和nanogold悬浮液浓度的50,275和500 ppm。持续搅拌的条件下,pH值被设置为一个确定值,一分钟后进一步混合样本被转移到一艘在指定的温度条件。部分计划的一个矩阵,是同一对nanometals都包括在表中4。

过程从紫外分析,获得信息后没有进一步的物理化学性质变化样本被检测到,这是相同外观缺乏变化的最终吸收光谱与前一个相比光度分析了瑞利uv - 1800分光光度计。光谱光度测量的研究都是在指定的时间间隔执行放置样品的孵化器。数值形式的光谱光度测量的结果进行统计分析技术,以确定哪些对象的主要集群(紫外可见光谱)。这一步的目的是找到相同的光谱nanometric金银的光谱特性。

同样,与提取的光谱的分析,这次行动的目的是集团获得的光谱,光谱集群内表现出最大的相似性,而最大的不同对象特征不同的集群。使用病房方法进行多变量分析,假设对象之间的欧几里得距离属于不同集群。分析过程中,分配对象的分层树(光谱)生成每个集群。

得到的悬浮液进行分析来定义粒度和动电位值。分析银和金纳米粒子的大小和悬架的稳定性进行了使用动态光散射(DLS) Zetasizer纳米莫尔文。作为测试的结果,一个直方图,用图形说明了给定大小的纳米粒子的百分比。此外,动电位值的,这是一个表达的稳定悬浮,。对数据进行统计分析。发现输入变量(AgNO₃或HAuCl₄浓度、pH值、温度)的最大显著影响输出变量(纳米粒子的大小和电动电势)。

2.2.3。得到的固体形式的纳米银

为了获得一种固体纳米银和nanogold,所得悬浮液是离心机使用Sorvall离心器热科学& WX超Micro-Ultra系列。使用的参数是50 000 r / min。,15分钟。运行时,和20°C的温度。离心后的上层清液都被丢弃而分离固体干在大气条件下。由此产生的粉末样品受到使用扫描电镜(SEM)微观分析(LEO电子显微镜有限公司)。

3所示。结果与讨论

3.1。提取具有最有利的特性

光谱分析的结果,得到了紫外可见光谱特征犬蔷薇提取物。系列的光谱光度测量的光谱提取图所示1。

为了获得的光谱数据进行分类,他们通过多变量分析进行分析。这是一步为了揭示这些特定光谱的集团不会重叠光谱来自纳米银或nanogold停课。这种分析有助于澄清整个光谱数据和选择具体的提取的紫外吸收曲线不发生在该地区nanometals粒子的特征。获得的数据在整个范围的波长图所示1用于统计分析。结果如图所示2。

假设严格斯尼斯(33%)标准,对象可以分为三个集中光谱。这意味着产生的光谱可分为三大组,组内的高光谱相似性和相当大的对象属于不同组之间的区别。

光谱也由k - means分类方法。这是旨在组对象在指定数量的集群和平均每个人的价值,以图形方式如图所示3。

在分析发现的紫外可见光谱提取属于第三个集群的特点是最有利的光学特性。平均光谱属于第三集群并不发生在纳米银粒子的特征峰的面积和nanogold出现。与提取的光谱相比属于集群1和2,吸光度值很低,不构成nanometals的光学光谱的障碍。

观察表明,增加加工时间和干重的植物材料,提取获得的光谱特征是最低有效的实用的制备nanometal集群。增加植物材料的重量和提取时间导致更高的提取浓度和吸光度值谱描述。考虑到光学方面,集中提取应该被稀释或提取过程应该用最少的领导干狗玫瑰植物和在最短的时间内。

为测量来确定所选植物材料的组成,下列化合物被认为是:多酚、抗坏血酸和花青素。通过测量的有效性自由基失活,每个提取物中包含抗氧化剂的力量也被检查。的结果分析,可推断出的物质的比例,提出了在桌子上2。

这些结果的分析提出了表3,以测试的形式意义上的独立参数的影响(植物原料的重量和萃取时间)对结果值,提取物质的百分比和抗氧化活性水平的意义。

的基础上评估的重要性两个独立变量的影响的比例提取物质,以下是重要的:植物原料的质量,多酚和抗坏血酸和植物材料的质量和时间的提取、花青素。这些变量的显示意义。抗氧化性能的测定,没有统计上显著的输入变量。

响应面回归也定义,可以预测输出变量的值,如果值的输入数据。一个概要文件如图4。

对于这个概要文件,提取物质的数量之间的关系和提取的参数可以确定。与提取时间提取的化合物的比例增加,从而导致一个更集中提取获得。由于大量的抗氧化活性也增加与抗氧化活性的化合物。这个概要文件表明,植物材料的重量的增加不会导致更多的测试化合物。这可能是由于这样的事实,只有长期萃取时间和增加过程的持续时间提高效率,换句话说,从少量的狗提取足够的化合物可能会上升。

输入变量对输出变量的值被理解是最有效的是:质量= 5.0 = 6.75 [h] [g]和时间。

确定提取工艺的条件后,提取与选择使用犬蔷薇执行输入值。比较的值的百分比提取物质对提取物的抗氧化活性标记后提取工艺提出了表4。

统计分析表明,选择提取的光谱光度测量的光谱属于第三集群,所以它并不构成一个光学纳米银粒子的光谱特征和nanogold的障碍。

3.2。Nanometal悬浮液

3.2.1之上。纳米银粒子

紫外可见分光光度法。所有收到的悬浮液进行分析spectrophotometrically和10个紫外可见光谱。这些都是总结在图5。

紫外可见光谱数据获得银nanosuspensions分类统计分析。它帮助看到山峰之间最大的差异样品在不同条件下获得的。光谱光度测量的数据使用病房受到多元分析方法和假设欧几里得距离。获得的数据在整个范围的波长图所示5用于统计分析。因此,分层树生成,如图所示6。

采取更严格的标准(33%),对象可分为光谱的两个集群。这意味着集群内的光谱相似性高,和对象属于不同的集群有显著差异。与k - means方法,对象(光谱)的平均分为集群和确定每个集群,如图7。

紫外可见光谱获得系统1、2、5、6日和10(组2)密集峰来自纳米银可以观察到,其最大范围从400到450纳米。平均值(图的图表7)表明,光谱属于第一个集群正是悬浮液中纳米银不可能成功。在表5,光谱属于每个集群使用颜色标记。纳米银粒子悬浮液已经在系统中形成了较低浓度的硝酸银,这样的比例稳定和减少银离子化合物的数量是足够的,成功和减少发生。在银离子的浓度最低的情况下没有必要增加pH值,以便有效地执行过程。

银盐的浓度越高,反应混合物的pH值应该增加,因为碱性环境提高还原剂的作用,因此较低的他们就足以减少更大数量的银离子。测量大小的纳米颗粒和纳米银粒子悬浮液的稳定性。

的结果分析纳米颗粒大小(海里)和悬架的稳定性(mV)展示在表6。

应该注意的是,悬浮液属于集群2的特点是更高程度的转换,进而以已知的吸光度值和其他样品的光谱强度弱,转化为一个较低程度的转换。在表5一个时间值([h])之后,没有进一步的改变中观察到的光谱光度测量的光谱的外观显示获得的产品。

结果统计分析,以进行响应面回归。资料测定值最低的输入量,如银盐浓度、pH值和温度。预测因变量的概要文件(,,)如图8。

关于档案,银纳米粒子的大小分布和悬架的稳定性,依赖于输入的大小可能预测。

评估范围广泛的硝酸银的浓度。最高浓度是最低的10倍,但nanometric银的悬浮液浓度最低只能接受两个银离子源(图8)。在这些情况下,减速器和稳定器中提取足够的一个有效的流程执行。随着硝酸银浓度的增加,粒子的大小略有减少。这是由于化学还原的集约化程度的优势相比,稳定性的降低有效性AgNO浓度的增加₃。然后,更多的更小的纳米粒子与高稳定度出现。

pH值增加支持接收纳米粒子,它的特点是规模小,因为羟基离子的增加(增加pH值)还原反应是青睐和重叠的部分进程具有更高的效率。的存在哦⁻离子影响降低化合物的活化,pH值和增加他们的活动增加,创建更多的小胚胎。这种状态直接关系到增值在动电的可能的较小粒子更稳定。

增加温度,化学还原过程发生更集中,因为离子的电迁移率增加和还原剂高度活跃。由于有大量的小颗粒每个时间单位,创建和选择适当数量的稳定物质获得的悬浮稳定。温度的增加也会导致更密集的运动的粒子碰撞在一起,大团聚体和下降。

事实上,提取包括一个低数量的减速器和稳定器导致粒子的稳定性低,通过动电位的降低值如图所示。

增加硝酸银浓度减少执行过程所需的时间。提供的数量的减少和稳定剂足以导致短时间有效实施化学还原的过程和结果的稳定悬浮。这包括更小的纳米银粒子的制备。

扫描电子显微镜。扫描电镜揭示了银纳米粒子的形状在获得样品。所选样本的照片如图所示9。

生成的图片表明,银纳米粒子的特点是一个三维的形状。在第一个示例中,不规则形状的纳米颗粒存在,而样品7由shaving-like粒子,形成一个不规则的结构。

3.2.2。Nanogold

紫外可见分光光度法。获得了一系列光谱获得nanogold悬浮液,在图所示的集合10。

为了解释他们的结果进行统计分析。紫外可见光谱数据获得黄金nanosuspensions分类统计分析。它帮助看到山峰之间最大的差异样品在不同条件下获得的。获得的数据在整个范围的波长图所示10用于统计分析。分层树使用病房的多变量分析方法,假设欧几里得距离,如图11。

假设严格斯尼斯准则(33%)、集合的对象可以分为三个集群的光谱。这意味着产生的光谱可分为三大组,相似性高的组内的光谱和一个相当大的对象属于不同组之间的区别。使用k - means法,光谱被分配到集群和每个确定的平均值(图12)。

基于上述结果发现属于集群2和3的紫外可见光谱源于一个包含金纳米粒子悬浮(系统1、2、3、7和9)。表4列出了光谱属于每个集群,用颜色标记。这些悬浮液准备的条件下最低金盐浓度(系统1、2和3),和样本9获得最高的pH值。使用更高浓度的氯金酸时,样本的特点是低和更广泛的谱峰,这表明更大的粒子的形成与polymodal大小分布。金盐允许的最低浓度的有效减少离子和稳定悬浮。后增加的浓度金离子的来源,为了获得金纳米粒子,有必要增加pH值,作为一个碱性环境有利于化学还原的作用。

测量纳米颗粒的大小和Nanogold悬架的稳定性。纳米粒子尺寸测量的结果(海里)和悬架的稳定性(mV)提供在表7。

表7还列出了时间的价值[h])之后,没有进一步的光谱的变化获得产品被注意到。在暂停的情况下纳米银,获得的数据进行分析统计,以确定响应面回归概要文件。配置文件确定最小值的输入量,如金盐浓度、pH值、温度。输出的响应面回归变量(,,)如图13。

重要的是识别这些氯金酸的浓度仍有可能获得一个稳定的nanogold悬挂。在这些研究中,稳定的产品可以获得的最大浓度HAuCl₄在0.001454摩尔/ dm³。氯金酸的浓度增加会导致暂停包含更多的金纳米粒子。这种关系也反映了最大峰值的转变来自于合成中止对红外(图12)。这些结果对实际的原因很重要,因为在金纳米粒子的情况下生产工业规模,降低使用集中值。间接地,这是与稳定过程的有效性有关。金离子的浓度增加或减少的摩尔比为金离子稳定剂使稳定器效率降低,导致胚胎的集聚,创造更大的粒子。

产生的资料表明,pH值的增加会导致增加在金纳米粒子的大小和减少悬架的稳定性。在这里,要注意还原过程发生的反应机制在不同的pH值的混合物。指文献数据(40)的结构复杂的离子来源于氯金酸的数量取决于羟基离子混合物中。其形式取决于pH值,如表所示7。

Cl的强度增加⁻离子交换的哦⁻集团复杂的稳定性增加。因此,更难减少金属的还原剂黄金。因此,在高pH值条件较弱的化学还原的过程。因此结块的胚胎数量较低,产生的悬浮包含巨大的金纳米粒子。动电位值的降低值与扩散。当纳米粒子的大小超过限制值,凝聚粒子的布朗运动较弱,下降。

温度对纳米颗粒的大小的影响是非线性的。这是由于在较低温度的缓慢形成的胚胎不稳定有效,并通过相互连接他们增加大小。温度较高的条件下强化还原过程发生和更多的胚胎的特点是小一号。

考虑样品培养时间,之后不再变化的外观光谱观察标记过程的完成,这是最低的情况下得出结论,氯金酸浓度样品的最短的孵化时间,允许实现的过程就足够了。这是由于优惠率降低和稳定剂的金离子。随着黄金离子源的浓度增加,光谱的外观变化慢慢停止出现,从而表明进步集聚产生的纳米粒子,由于无效的稳定自稳定器,金离子的比例更低。

扫描电子显微镜。故事被用来评估获得的黄金纳米粒子的形状包含在样本。两个样品的图片粉如图14。

获得的图像产品的基础上犬蔷薇提取系统6表明,纳米颗粒的形状是长方形的,并在系统7四面体。形状变化可以解释的各种工艺条件,当收到nanogold停业。取得包含矩形粒子的悬浮在最低温度条件下,和三维粒子通过中值的过程温度和金离子浓度、pH值和最低的。

4所示。结论

由于这项工作,基于定量分析的多酚化合物,抗坏血酸、花青素以及抑制自由基的能力,最有利的成分提取和参数提取的一种天然植物材料,干狗玫瑰,下定了决心。方法制备纳米银和nanogold犬蔷薇的水提物的自然来源减少开发和稳定剂。提取稳定至少两个星期。在这段时间里,没有观察到提取的视觉外观的变化。如果出现任何变化,那么模具增长可以预期。它会妨碍了提取的应用为原料制备的纳米银粒子或nanogold粒子。工艺参数的影响(来源的金属离子的浓度、pH值和温度)暂停决心获得的属性。该方法可以成功地用作制备纳米银和nanogold生态过程。还原过程的依赖获得nanometals粒子在环境条件的植物成长是一个非常重要的问题。其他研究应该举行的目的是揭示植物年龄的影响,它的面积增长,其他因素对复合的概要文件。 Such studies would be helpful in standardization of the whole process.

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

工作是一个项目的一部分,“创新的纳米材料的合成和应用抗菌性”由国家研究和发展中心根据合同没有。盖/ 03/146 / L-3/11 / NCBR / 2012的2012 - 2015。