生物合成的铜和银纳米粒子用绿藻Botryococcus braunii及其抗菌活性

文摘

传染病的传播和抗药性微生物的增加迫使研究者合成生物活性纳米颗粒。改善环保纳米颗粒的合成过程是每天在纳米生物领域的增长。在目前的研究中,我们使用绿藻的提取Botryococcus braunii铜和银纳米粒子的合成。铜和银纳米颗粒的表征进行了利用紫外可见光谱,傅里叶变换红外光谱(FTIR)、x射线衍射(XRD),扫描电子能谱(SEM)。红外光谱测量显示所有官能团减少控制和稳定的纳米粒子。x射线衍射模式显示粒子晶体在面心立方(FCC)里几何性质。扫描电镜显微图显示biogenically合成金属纳米粒子的形态。此外,这些biosynthesized纳米粒子被发现剧毒对两种革兰氏阴性菌株铜绿假单胞菌(MTCC 441)和大肠杆菌(MTCC 442),两个革兰氏阳性菌株肺炎克雷伯菌(MTCC 109)和金黄色葡萄球菌(MTCC 96)和真菌菌株尖孢镰刀菌(MTCC 2087)。欧元区抑制测量的琼脂板方法,此外,最低抑制浓度由肉汤稀释法测定。

1。介绍

如今,纳米技术是一个值得关注的有效研究领域工作(1]。纳米技术是科学和技术的分支,涉及物质的生产规模小于100纳米的纳米颗粒(2]。其他纳米粒子、金属纳米粒子引起了关注在过去的几十年里,因为他们有更大的表面积/重量或体积和许多特征;生物、热、化学介质、电气、物理、机械、电子、磁性、光学性质使他们有吸引力的工具研究工作(3]。因此,研究纳米颗粒的构建块的下一代技术与应用程序在不同的工业领域。特别是,金属和金属氧化物纳米颗粒得到最佳的关注在各种各样的应用程序(4]。过渡金属纳米颗粒是一种重要的半导体类,应用在磁性存储介质,太阳能转换电子、气体传感器,催化(5- - - - - -7]。纳米粒子扮演最重要的角色在不同学科如医疗保健、筛选和药物,药物输送系统,反义,组织生物技术、化妆品、基因工程的应用,在很多其他领域(8,9]。

目前藻类等生物物种的使用的纳米粒子的合成。生活和死亡的藻类生物量用于生物合成的纳米粒子,也正是为什么他们也被称之为bionanofactories。藻类金属有良好的吸收能力,因此,藻类的生物方法使用成本效益和环保的10]。海藻含有大量的减少了金属盐的还原剂各自金属纳米粒子没有任何危险的副产品。水提物的海藻含有次生代谢物如多糖、蛋白质、单宁和类固醇生物活性分子(11- - - - - -13]。

合成银和铜纳米粒子还显示抗菌活性(14- - - - - -16]。纳米颗粒的有效的抗菌和抗真菌特性由于其巨大的表面积,使他们更好地接触微生物(17]。纳米粒子可以通过交联障碍DNA的螺旋结构内的核酸,他们也破坏的生化过程18]。

纳米粒子与抗菌活性非常有利的减少急性毒性,降低成本,克服阻力相比与其他流行的抗生素(19,20.]。抗生素可以维持长期纳米颗粒比其他任何形式的大或小分子(21]。

前面的研究发现生物合成的银和铜纳米粒子使用绿藻是未知的;很少有文献发现在银纳米粒子22- - - - - -26),但对铜纳米颗粒越来越没有使用绿藻Botryococcus braunii。目前的研究表明,绿藻的使用Botryococcus braunii作为biofactory银和铜纳米粒子的合成及其抗菌活性。最好的我们的知识和理解,没有报告使用绿藻银和铜纳米粒子的合成Botryococcus braunii。所使用的合成纳米粒子的特点是不同的技术如紫外可见光谱,扫描电镜,x射线衍射和傅里叶红外光谱法。此外,抗菌活性与细菌和真菌物种也展出了biogenically合成银和铜纳米粒子。

2。材料和方法

2.1。材料

绿藻Botryococcus braunii收集从Udaisagar湖乌特迪尔(拉贾斯坦邦,印度)。试剂琼脂、醋酸铜和硝酸银的分析品位和从Sigma-Aldrich购买。菌株像铜绿假单胞菌(MTCC 441),大肠杆菌(MTCC 442),肺炎克雷伯菌(MTCC 109)金黄色葡萄球菌(96年MTCC)和真菌菌株尖孢镰刀菌(2087年MTCC)从微生物类型集合,购买印度昌迪加尔。

2.2。方法

2.2.1。分离和培养的绿色藻类和藻提取制备

绿藻被连续稀释法分离和种植Chu-13营养培养基凝固1.5%琼脂。藻类群落出现后三周的潜伏期是孤立和接种到液体介质。对实验中,藻类生长的藻类生物量在27±1°C,孵化器1.2±0.2光照强度的光强度,和16:8小时光:黑暗周期在营养培养基。种植藻类生物量是离心机,阴凉干燥,采取5 g 250毫升的藻类生物量随着100毫升蒸馏水锥形烧瓶。混合热压处理过的15分钟,过滤热通过绘画纸1号滤纸。过滤提取离心机,上层是用作还原剂制备金属纳米粒子。准备在4°C藻提取一直冰箱以备将来使用。

2.2.2。金属纳米颗粒的合成

(1)生物合成铜纳米粒子。5毫升海藻添加一滴一滴地提取到50毫升1毫米的水醋酸铜在100毫升的锥形烧瓶搅拌24小时的100°C。同时,积极控制醋酸铜水溶液和藻提取和消极的控制只包含醋酸铜溶液保持在同样的条件下。积极控制三个小时之内,光线天蓝色变成深棕色的解决方案。铜纳米粒子形成的迹象,但在消极的控制,颜色保持不变。定期监测的进展过程观察颜色变化和记录紫外可见光谱。这个过程完成后,上述反应混合物离心机15分钟,获得材料随后redispersed与去离子水清洗清除残骸和任何不协调的生物分子。这个分离和洗涤的过程进行了三次某些铜纳米粒子的遣散费。这些铜纳米粒子在烤箱干作进一步鉴定。

(2)生物合成的银纳米粒子。5毫升藻提取混合45毫升,1毫米硝酸银溶液100毫升锥形烧瓶中被放在室温磁搅拌器3 h。同时,积极控制硝酸银水溶液和藻提取和消极的控制只包含硝酸银溶液保持在同样的条件下。定期监测的进展过程观察颜色变化和记录紫外可见光谱。在积极控制,初始光淡黄色溶液变成红棕色,表明银纳米粒子的形成,但在消极的控制,没有发现颜色的变化。反应达到饱和后,解决方案是离心20分钟,获得颗粒与去离子水清洗去除杂质。离心分离和洗涤的过程进行了三次获得更好的纳米颗粒的分离。获得的银纳米颗粒在烘干的55°C 5 h。

2.2.3。金属纳米粒子的表征

在溶液中金属离子的bioreduction监控使用紫外可见近红外分光光度计(模型没有。卡里系列)将每个样本的光谱从200年到800海里对蒸馏水为空白。铜和银纳米颗粒的干燥粉末用于特征。红外光谱分析进行红外光谱(PerkinElmer)在4000 - 450厘米的范围⁻¹使用干粉末金属纳米颗粒。样品分析在环境条件和准备与溴化钾混合,和x射线衍射测量进行了在飞利浦爱视宝箴XRD系统(DY 1650)。铜和银纳米颗粒的形状和大小进行了分析,利用扫描电子显微镜(SEM)图像获得的帮助下扫描电子显微镜(Model-FEI广达200 SEM)。

2.2.4。抗菌活性的合成金属纳米颗粒

抗菌活性的green-synthesized纳米颗粒被琼脂板方法,评估和最低抑制浓度是由microbroth稀释测定。两个革兰氏阴性菌株铜绿假单胞菌(MTCC 441)和大肠杆菌(MTCC 442),两个革兰氏阳性菌株肺炎克雷伯菌(MTCC 109)和金黄色葡萄球菌(MTCC 96)和真菌菌株尖孢镰刀菌(2087年MTCC)被用于调查。细菌培养是维护中包含营养琼脂板(NA)介质在37°C,和真菌尖孢镰刀菌保持在马铃薯葡萄糖琼脂25°C。所有的文化都是定期亚文化和储存在4°C。

2.2.5。琼脂板试验

琼脂扩散法是用来评估纳米粒子合成的抗菌活性。包含菌剂的营养琼脂培养皿遍布。让它冷却一段时间,然后一口直径8 - 10毫米与无菌旋塞钻穿孔无菌或提示。1000年20 - 40毫升µg / ml加入一定量纳米粒子的浓度,然后琼脂板是在无菌条件下孵化取决于测试微生物。纳米粒子扩散到琼脂媒体和抑制微生物的生长。然后,抗菌活性的纳米粒子探测到周围的抑菌圈的外观琼脂。区测量透明的统治者的帮助下从一个边缘到边缘的空白区。

2.2.6款。肉汤稀释法

对于这种方法,所有的合成纳米颗粒被稀释获得股票的解决方案有2000µ克/毫升浓度。初级筛选,获得1000年这些合成纳米颗粒被稀释µg / ml, 500µ克/毫升和250µ克/毫升浓度。纳米粒子发现活性对微生物的主要筛选200年二次筛选获得进一步稀释µg / ml, 100µ50 g / ml,µg / ml, 25岁µ12.5 g / ml,µ6.250 g / ml,µ克/毫升浓度。每个合成纳米粒子用DMSO作为稀释剂稀释。最高稀释显示至少99%抑制带麦克风。麦克风值是非常受培养液的大小的影响。测试应该包含大约10混合物⁸许多生物/毫升。

3所示。结果与讨论

在这个研究中,我们使用了绿藻Botryococcus braunii铜和银纳米粒子的生物合成。合成铜和银纳米粒子进行抗菌活性对细菌和真菌的物种。alga-mediated生物合成的纳米颗粒铜和银图给出1。合成金属纳米粒子最初证实了视觉观察颜色的变化。此外,经常使用了紫外可见光谱biogenically合成纳米颗粒的表征。表面等离子体共振现象提供了一个方便的签名表明铜和银纳米颗粒的形成反应混合物的颜色变化(27]。水提物的绿藻b . braunii水溶液加入醋酸铜和硝酸银铜和银纳米粒子,分别。铜和银纳米颗粒的形成是由颜色特征改变光天蓝色深棕色和淡黄色,红棕色通过视觉观察手段,表明铜和银离子还原成各自的纳米颗粒(27,28]。减少在这个过程中,金属纳米粒子散射和吸收一定波长的光由于共振激发电荷密度界面导体和绝缘体之间,这种现象称为表面等离子体共振(29日]。

3.1。紫外可见光谱

紫外可见光谱的银和铜纳米粒子合成b . braunii展出490 nm和258 nm)周围的吸收峰,分别(图2)。合成银纳米粒子显示吸光度在490 nm根据先前的发现22]。在铜纳米颗粒的情况下,两座山峰被发现:第一个在258纳米是归因于铜纳米粒子的形成14,30.,31日),第二个在460 nm归因于纳米粒子周围的氧化壳的存在(32]。这些山峰已经记录了各种金属纳米粒子的大小范围从2到100海里(33]。银和铜纳米粒子合成生物分子被覆盖着分散在解决方案和相当稳定的保留3个月的棕色的色彩解决方案的。在铜纳米颗粒的情况下,这些结果明确显示措和铜的混合物的形成₂在文献[O纳米粒子如前所报道32,34]。

3.2。傅里叶变换红外(FTIR)

傅里叶变换红外(FTIR)光谱的实验样本显示两种类型的振动拉伸和弯曲的波长范围4000 - 450厘米⁻¹。红外光谱谱测量了辨认主要官能团在绿藻b . braunii检查他们可能参与铜和银纳米粒子的合成。不同的山峰定位在3435.88,2923.49,2852.33,2092.30,1637.82,1559.61,1414.42,1384.79,1069.01,1056.17,837.53,781.32,714.25,695.06,657年,618.16,和532.74厘米⁻¹海藻提取物的红外光谱谱绿藻b . braunii。峰值为3435.88厘米⁻¹是由于h和s伸展振动(地35]。2923.49和2852.33厘米⁻¹乐队出现由于不对称的碳氢键伸展振动ch₂和ch₃(36]。红外光谱峰值为2092.30厘米⁻¹是由于炔烃组中脂质和腈组(- cn)存在于蛋白质的藻类37]。1637.82厘米⁻¹峰是酰胺- h弯曲振动的特征的蛋白质作为覆盖剂(38]。峰值为1559.61厘米⁻¹显示存在的羧基和疲软的乐队在1414.42和618.16厘米⁻¹由于首席运营官⁻在蛋白质的氨基酸残基36][39]。观察到的峰值约1384.79厘米⁻¹可以分配给碳氮胺的伸展振动。碳氢键弯曲振动的碳水化合物(葡萄糖残基c哦债券)显示,峰值为1037.17厘米⁻¹。873.53,781.32,695.06,532.74厘米⁻¹乐队是证明由于O c = O弯曲振动的有限公司₃⁻²脂质,碳氢键摇摆,h摇胺和卤代烷,分别。本研究的结果表明,羟基与纳米粒子有很强的能力。藻类的主要山峰中存在光谱的光谱也存在于合成银和铜纳米颗粒强度较低和轻微的转变。因此,它可能证明蛋白质、多糖、酰胺、和长链脂肪酸生物分子负责bioreduction,限制,和稳定剂。

3.3。扫描电子显微镜(SEM)

biogenically合成纳米颗粒的形状和大小的帮助阐明了扫描电子显微镜(SEM)(数据3(一个)和3 (b)。的体积、球形和截断三角形银纳米粒子的形状从扫描电镜观察图像。铜纳米粒子从SEM观察体和球形的形状。藻合成大小的银和铜纳米粒子被发现在一系列40 - 100和10 - 70 nm,分别。这些SEM的结果证实了之前报道文献[14,25]。

3.4。x射线衍射

此外,证据证实了银和铜纳米粒子的生物合成的x射线衍射(XRD)分析(图4)。x射线衍射(XRD)分析解释银和铜纳米粒子的结构。在图5(一个)银纳米粒子,XRD模式之间2θ20 - 80°。它是由JCPDS卡片索引(04 - 0783)。XRD模式显示银纳米颗粒的衍射峰2θ值33°,36°42°、62°和73°和110,111,200,220,和311点阵平面分别为面心立方里(35,40]。XRD证实,银纳米粒子在本质上是晶体的面心立方里。德拜谢勒方程所计算的平均晶体大小是89海里。此外,algal-synthesized铜纳米粒子在图5 (b)展示主要的XRD峰在30.8°,38.66°,48.66°,和68.26°的衍射(110),(111),(200)和(220)面心立方里的飞机,分别。它是由JCPDS卡片索引。(71 - 4610)。此外,其他三个山峰也发现在2θ32.3°,35.4°,58.1°可以分配给(002),(111)和(202)的铜纳米颗粒周围的氧化壳。这些山峰的措阶段被报道在以前的结果(14,41]。合成铜纳米颗粒的平均尺寸计算通过使用德拜谢勒方程发现约58纳米与从扫描电镜图像。

3.5。抗菌活性的合成银和铜纳米粒子

生物活性藻提取和合成铜和银纳米颗粒的42,43)是对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌和真菌使用琼脂扩散法(44,45]也充满了藻提取没有任何抑制区,但纳米粒子合成藻文化显示抗菌和抗真菌活性。

合成纳米颗粒显示测试的抑制区对所有生物(表1)。最大限度的抑制区对年代被发现taphylococcus球菌(22毫米)。接下来最大的抑制被记录肺炎克雷伯菌(20 mm)紧随其后大肠杆菌(18毫米)铜绿假单胞菌(17毫米),最低抑制区被记录尖孢镰刀菌(12毫米)。此外,纳米粒子合成的绿色路线对革兰氏阴性细菌被发现是非常有效的。然而,最低抑制浓度(46)抑制微生物的生长所需更少的银与铜相比(图5)。这些合成纳米颗粒显示至少活动对真菌进行测试尖孢镰刀菌。甚至biogenically合成银纳米粒子显示麦克风价值低于阳性对照药物氯霉素对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌。制霉菌素、灰黄霉素作为积极控制真菌尖孢镰刀菌。

4所示。结论

现在工作了一个环保和方便的方法用于合成银和铜纳米粒子用绿藻Botryococcus braunii。水提物的绿藻可以减少银和铜离子进入银和铜纳米粒子有可能稳定。Biogenically合成纳米颗粒的特征是不同的技术,如紫外可见光谱,傅里叶变换红外光谱,扫描电镜,x射线衍射和表现出抗菌和抗真菌活性。金属纳米粒子的生物合成是一个有前途的过程生产的其他金属和金属氧化物纳米颗粒可以有环境,有价值的,制药、医学和生物技术的应用程序。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。

确认

作者感谢NorthCap大学提供设施的研究工作。

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