文摘
近年来,绿色合成的纳米粒子通过生物过程吸引了越来越多的关注。在此,我们介绍一个简单和绿色的合成方法有孔的银纳米粒子(Ag-NPs)装饰羟磷灰石((电子邮件保护)纳米粒子具有优良的抗菌性能。所有的纳米复合材料在固态特征完全通过各种技术,如x射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(ir)、扫描电镜(SEM)和能量色散x射线能谱仪(EDX)的合成Ag-NPs直径(24海里)及其对HAp的均匀掺入了紫外-可见(紫外)技术、透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)分析。结果表明,结构和形态的运气没有显著变化Ag-NPs合并后的表面。此外,一个令人印象深刻的抗菌活性(电子邮件保护)纳米复合材料对革兰氏阳性细菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性细菌大肠杆菌和铜绿假单胞菌已经记录通过琼脂扩散法。结果,(电子邮件保护)纳米复合材料将是一个伟大的生物医学材料抗菌性能高。
1。介绍
银纳米粒子(Ag-NPs)已经被广泛研究由于伟大的抗菌能力,即使在低浓度(1- - - - - -4]。提出了各种技术的合成Ag-NPs,包括物理方法、机械研磨等方法和变形,和化学方法。不幸的是,这种方法面临挑战源自于他们的毒性和制造成本。绿色合成技术提出了克服这些问题由于对环境的积极影响和生产能力大量高纯度的NPs (5- - - - - -8]。这些技术利用植物提取物,扮演一个角色,有效的降低和稳定剂盐离子形成均匀的纳米颗粒(9,10]。最近的研究表明,合成的过程Ag-NPs使用叶提取物等Polyalthia叶、香叶天竺葵属植物graveolens),桉树citriodora (neelagiri),榕树benghalensis(美叶桉木),和青霉菌oxalicum可以产生NPs与平均大小从16岁到58纳米11- - - - - -15]。
因此,银纳米粒子合成使用灵芝(灵芝)提取。结果表明,Ag-NPs球形,直径范围的第15 - 22 nm (16]。Şahin et al。17]研究了石榴提取物的作用和单分散的银纳米颗粒组合MCF-7细胞系。根据这项研究,银纳米粒子合成使用石榴提取物。Gӧl et al。18]报道的使用绿色合成银纳米粒子的援助茶树提取提供抗菌活性陶瓷结构。杜鹃ponticum提取用于生物的绿色合成银纳米颗粒及其对抗菌,抗癌的活性的影响报道Korkaz et al。19]。Aygun et al。20.]报道了纳米银的抗菌、抗癌的特性通过使用提取的绿色合成感冒酷栗药用植物。另一项研究也报道(21)的绿色合成单分散铂纳米颗粒(Pt-NPs)通过使用石榴提取物Pt-NPs是由细胞生存能力和有效性,propidium碘染色试验,流式细胞术,和彗星试验MCF-7癌症细胞系。
羟基磷灰石(HAp)对应于Ca化学公式10(PO4)6(哦)2或Ca5(PO4)3用六角微晶(哦)。这种结构通常是发现在骨和牙质,单晶结构也在牙釉质。HAp已经在各领域的工作和研究,特别是在生物医学工程为各种应用程序包括药物输送、基因转移,和生物分析,由于其承诺特点与细胞和组织的生物活性和生物兼容性。例如,偶然可以提高骨的成骨细胞粘附加快改革过程对身体的排斥(22- - - - - -26]。运气可以使用不同的方法包括溶胶-凝胶法合成27],降水[28),和热液29日- - - - - -31日]。
有趣的是,近年来,天然材料如鱼骨,牛骨,珊瑚,牡蛎属壳、蛋壳被用作HAp合成过程中的一个重要成分。在一份新的报告,Lemos et al。32)展示了自然的变化从乌贼骨形成HAp霰石通过热处理工艺在200°C。同样,Ooi认为et al。33和Sivakumar集团34)描述一个有效的水热法利用牛骨和珊瑚前兆,分别形成多孔偶然。何鸿燊et al。31日)也报道,运气是成功地使用水热合成过程从蛋壳和生物物质从水果废弃物提取。利用废弃物的来源,这将有助于节省更多成本和安全以及环境友好。以原材料为eggshell-waste副产品从日常生活中,它占据了11%的总质量一个鸡蛋,主要成分是碳酸钙35),它也是一种很有前途的材料来源来取代“化学磷灰石”使用简单和有价值的合成过程。
有明显的好处,并承诺HAp的特点在使用替代人类的骨骼和牙齿。然而,必须要强调的一点是,在移植手术的过程中,许多重要的骨头问题拒绝,骨髓炎,肿胀以及骨折仍然应该解决了。此外,骨髓炎也是影响手术成功的直接原因。因此,新材料的制造和开发,这不仅得到高度生物相容性,可更换,和骨科还抗菌能力,是一个非常重要的和必要的研究方向的发展目前生化物质。有几个研究涉及(电子邮件保护)纳米复合材料;例如,李et al。36]研究了钙的合成过程phosphate-Ag膜在医学应用程序;与此同时,冯et al。37)确定氧化铝衬底Ag-HAp膜的抗菌能力,和Marsick et al。38Ag-NPs]证明了前途的特性,在纳米复合材料通过骨组织工程。
在这工作,(电子邮件保护)纳米复合材料已经合成的所有优势最大化Ag-NPs HAp材料和优良的抗菌能力。Ag-NPs已经合成了积雪草的(l)城市中提取(图1),而蛋壳被用于合成HAp的过程。的基础上丰富的前兆,它带来了许多优势等方法简单,成本低,但综合性能依然很高。合成材料已经被不同的技术特点以及测试抗菌活性。
(一)
(b)
2。实验
2.1。材料
蛋壳,积雪草的(l)城市从当地来源收集树叶。硝酸银(AgNO3,> 99.98%)分析年级从Sigma-Aldrich购买。酸磷酸(H3阿宝485%),氨溶液(NH3、28%)和乙醇(C2H5哦,> 98%)购买化学试剂国药控股有限公司、中国。水的解决方案都是准备使用蒸馏去离子的水(DI)。
2.2。银纳米粒子的合成(Ag-NPs)积雪草的(l)城市的叶子
首先,积雪草的(l)城市树叶仔细与去离子水清洗,去除杂质,然后在室温下干了2天。100克的干叶子被普通咖啡研磨机研磨,索氏提取的系统以80:20 (v / v)去离子水和乙醇的比例。4 h后,提取分离,蒸发完全去除乙醇。最后提取收集为进一步使用。
合成Ag-NPs,合适的水溶液积雪草的(l)城市中逐渐添加到混合物包括20毫升硝酸银(AgNO 0.01米3)解决方案在一个锥形烧瓶在电磁搅拌器在40°C 300 rpm 60分钟。然后整个瓶放在黑暗的地方在室温下24 h。溶液的颜色变化从黄棕深棕色经过30分钟的加热过程。提取解决方案的混合颜色变化从黄褐色的黑褐色代表Ag)的减少+对Ag)o减少药物的提取。接下来,上面的混合物在不同时期不断搅拌从60到240分钟。的Ag-NPs被离心分离在4°C 12000 rpm使用高速冷冻离心机,最后,获得的Ag-NPs解决方案是储存在4°C,紫外可见光谱分析。
2.3。合成羟基磷灰石(HAp)
蛋壳粉被用作制备HAp的前兆。蛋壳与去离子水清洗和煮去除气味和杂质。初步治疗后,蛋壳被磨成细粉,在300°C去除有机原料煅烧,然后第二次煅烧分解CaCO 900°C3到曹。的形式获得的产品是白色的细粉。
白色细粉末含有曹当时完全溶解在去离子水和100毫升在室温下搅拌30分钟内获得所需的浓度的混合物曹(解决方案)。之后,0.3 H的水溶液3阿宝4是一个不断搅拌一滴一滴地添加到解决方案。Ca的摩尔比率2 +/ PO43−保持在1.7和氨水溶液pH值来调整到10;由此产生的混合物不断搅拌4 h,而修复研究温度和搅拌速度在反应时间。最终产品是白色的悬架形式,稳定72 h。在下一步中,这种混合物过滤和干燥60°C 12 h。最后,干粉末煅烧在500°C, 900°C, 1100°C 4 h。
2.4。合成银Nanoparticles-Hydroxyapatite ((电子邮件保护))纳米复合材料
的(电子邮件保护)纳米复合材料合成,通过融合Ag-NPs HAp表面通过嵌入方法。100毫克的HAp粉末分散在100毫升Ag-NPs解决方案。混合物在室温下不断搅拌2 h。由此产生的泥浆(电子邮件保护)纳米复合材料在室温下一直在一夜之间。最后,(电子邮件保护)纳米复合材料是广泛与去离子水清洗、过滤、然后干60°C 12 h,产生的(电子邮件保护)粉棕色。
2.5。描述
x射线衍射(XRD)模式的样本获得CuK Bruker-Germany粉末衍射仪配备α辐射源(λ2 = 1.541)的范围内θ= 10 - 70°的扫描速度5°/分钟和1 s的时间步。合成样品的形态和结构进行了利用扫描电子显微镜(SEM、日立s - 4800、日本),配备了一个能量色散x射线能谱仪(EDX)和透射电子显微镜(TEM,徕卡IEO 906 e)操作在120千伏。傅里叶变换红外光谱(ir、Prestige-21,日本岛津公司)检查在KBr球技术,在波数的范围4000 - 400厘米−1。紫外可见光谱研究使用uv - 2450双光束分光光度计(日本岛津公司、东京、日本),这是在200 - 800纳米的范围。Ag-NPs的平均大小和粒度分布测量的动态光散射(DLS、莫尔文仪器有限公司、英国)纳米Zetasizer。
2.6。抗菌活性的(电子邮件保护)纳米复合材料
使用琼脂扩散法(39的抗菌活性(电子邮件保护)纳米复合材料进行了测试与致病性细菌物种金黄色葡萄球菌(写明ATCC 13709)作为模型常见的革兰氏阳性细菌通过皮肤破损。这两种微生物等大肠杆菌(写明ATCC 25922)和铜绿假单胞菌(写明ATCC 15442)被用作模型对革兰氏阴性细菌。这些细菌菌株培养管的原始菌株在磅(Luria-Bertani)环境37°C,一夜之间孵化。这些细菌是实验室的上层建筑,获得病毒,卫生和流行病学研究所河内,越南。
活动测试板是由200年接种细菌的解决方案µL,相当于107CFU /毫升在皮氏培养皿中固体的表面磅的解决方案,允许它从5到6井干和凿子。测试(电子邮件保护)样品与二甲基亚砜(DMSO)和可溶性Ag-NPs水提物稀释样品溶液的无菌水(100毫克/毫升)。50µL测试的解决方案是添加到琼脂培养皿井和菜肴保持在室温下2 h,直到井的试验溶液扩散到细菌培养环境。然后,菜放在孵化器在37°C 24 h。积极的控制是一个抗生素解决方案(氨苄西林0.1毫克/毫升大肠杆菌和卡那霉素5毫克/毫升金黄色葡萄球菌),负控制DMSO溶液。抑制区域的大小与D D(毫米),D是抑制环直径(毫米)和D是琼脂的直径(毫米)。实验重复了三次,平均半径的值。
3所示。结果与讨论
3.1。合成和表征Ag-NPs使用积雪草的(l)城市中提取
银离子减少形成Ag-NPs在交互过程中积雪草的(l)城市中提取。紫外可见光谱的结果显示出强烈的表面等离子体共振(SPR)乐队在422 nm,确认Ag-NPs在水提物的形成,如图2。
图3显示0.01 AgNO反应温度的影响3解决方案与叶中提取银纳米粒子的形成。结果表明,当反应温度升高从50到70°C, SPR乐队从422年到435海里除了转向的同时扩大乐队。可以看出,水胶体溶液中的银纳米粒子浓度达到最高在70°C。随着增加的粒度SPR乐队扩大。同时,银纳米粒子浓度增加温和温度从30到50°C和强烈的吸收的波长没有转变的反应。平衡浓度和银纳米粒子的大小和反应温度在50°C进行优化。
图4显示了反应时间对Ag-NPs的形成的影响。可以看到,强吸收峰的出现代表Ag-NPs的存在,在主峰的位置是位于422 nm。特别是,反应后的峰值强度最高为120分钟,这或许可以解释这个想法,增加反应时间造成重大聚合Ag-NPs导致尺寸的增加,因此形态的变化以及能量的减少排放和表面等离子体共振40]。
同样,根据紫外可见(图结果5银纳米粒子溶液的不同提取卷,最强烈的吸收峰Ag-NPs被发现λ马克斯= 422海里。增加从5到7毫升提取体积增加温和的吸收强度。然而,如果提取体积增加到8 - 9毫升,吸收强度逐渐倾向于减少。理论上,提取量增加时,会发生反应更快,Ag-NPs的数量将会在短时间内创造了更多。这时,PVA作为一种重要的稳定器忍不住保护所有形成Ag-NPs聚合或这些晶体的快速增长。所以,获得Ag-NPs大型和非均匀大小导致的紫外可见吸收减少。
傅立叶变换红外光谱进行了识别不同的官能团积雪草的(l)城市中提取。图6表明存在四个乐队在3271,2135,1637,1043厘米−1。在3271厘米的强吸收−1和2135厘米−1被分配到二酰胺(−NH)和乙烯酮组(C = C = O),分别为(41]。乐队1637厘米左右−1表明,中小学酰胺存在于提取。乐队在1043厘米−1揭示了存在切断伸缩振动。这个乐队可以用来分配一个主,二级、三级结构的酒精或确认存在的酚类化合物。结果表明,这些官能团减少Ag)扮演了重要的角色+离子创建Ag-NPs与凌的协议等。42)和Mondal et al。43在文献)。
TEM图像以及粒度分布和XRD Ag-NPs如图的模式7。Ag-NPs的显微图显示,在球形形式,没有聚合(数据均匀分布在整个解决方案7(一)和7(b))。粒度分布表明平均粒径15-60纳米(图7(c))。XRD Ag-NPs图模式7(d)显示反射峰2θ值为38.11°,44.52°,64.43°,对应反射面(110),(200),(220),可以分配给的面心立方(fcc)晶格银(JCPDS没有。99 - 0094)。这是再一次证实了Ag-NPs在反应溶液的形成与Ag)之间的相互作用的存在+离子和其他成分在植物提取物。使用粉末的方程计算,NPs的水晶大小计算约27 nm (λ= 1,54岁,β= 0.00492 rad, 2θ= 38°)。
(一)
(b)
(c)
(d)
一些研究人员的植物的提取物用于合成Ag-NPs [5,44- - - - - -48]。结果表明,银纳米粒子合成了各种植物提取物的尺寸范围2 - 100海里。在我们的研究中,Ag-NPs合成的积雪草的(l)城市叶提取大小从20到60 nm,和平均粒径约为24.56 nm。Ag-NPs的大小由表列出各种植物提取物1。
3.2。合成和表征的羟基磷灰石(HAp)使用蛋壳
图8显示了EDX煅烧后的蛋壳处理样本的模式的过程。EDX模式表明O等成分的存在,Ca, C, Si, Sr, Mg, Na蛋壳样本。特别是,Ca, C和O在CaCO主要组件3和曹99.25 wt。%的矿物元素的总含量而其他人则只有在跟踪(0.75 wt. %)发现没有影响和HAp的晶体结构,和它的主要成分是兼容人类骨(34]。
HAp样品的相结构被确定通过粉末x射线衍射。图9(一个)显示了x射线衍射模式合成HAp的蛋壳(a、b和c)在不同煅烧温度的500°c, 900°c,分别和1100°c。它可以清楚地看到的主要阶段,正如预期的那样,是羟磷灰石,最高峰在2θ值为31.77°,对应于(211)晶体的晶格面羟磷灰石(JCPDS 72 - 1243)。此外,XRD模式还显示其他山峰的存在2θ值为25.90,33.01,34.04,39.70,46.68,49.50,和53.10°,可以分配给衍射的(002),(300),(202),(310),(222),(213)和(004)晶格飞机HAp的磷灰石阶段结构。在样本的情况下煅烧在500°C(图9(一个)),x射线衍射模式显示一个非晶相的存在。相比之下,在900°C的煅烧温度,特征峰明显增强(图的清晰度9(一个))。同样,示例煅烧在1100°C,次要的形成阶段(曹)被确认,相应的衍射峰在37.37和53.86°(2θ)。
(一)
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傅立叶变换红外光谱分析确定表面官能团HAp的存在。在图9 (b),有两个强大的吸收光谱在566和602厘米−1,这可以归因于非对称和对称拉伸振动模式( )O-P-O的磷酸基。1034厘米的强吸收带−1归因于一个特征带不对称拉伸模式( )阿宝的43−组。在3420厘米的波数范围广泛的乐队−1属于水分子中羟基的痕迹纳入HAp结构和疲软的乐队在1639厘米−1,这表明解析后的峰值是由于高能地区地伸展的水。这也表明,水分子的分子间氢键是不合适的35,49]。疲软的乐队在632和3571厘米−1被分配到羟基伸缩振动模式的H-O-H晶格(49]。检测峰值为1415厘米−1是归因于公司的振动模式32−集团也表示在磷酸离子碳酸盐组替换网站(b型)的晶格(32,50]。
3.3。表征和抗菌活性Silver-Hydroxyapatite ((电子邮件保护))纳米复合材料
XRD表征HAp(图10(a))(电子邮件保护)纳米复合材料(图10(b))显示特定的衍射图样的水晶羟基磷灰石(HAp), Ca3(PO4)3(OH)]。此外,如图10(b),样品暴露了小峰在38.3°,44.1°,和64.4°,对应的衍射(111),(200)和(200)面心立方晶格层Ag水晶(JCPDS没有。04 - 0783)。
图11介绍了EDX突出地区的光谱包含量化的元素(电子邮件保护)样本。光谱证实了Ca的存在,P, O,和Ag元素Ca / P比值为1.75,这是按照理论比羟磷灰石(Ca / P = 1.67) [51]。
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纯粹的偶然和SEM图像(电子邮件保护)纳米复合材料在图所示12。HAp展出椭圆形态的显微图100 - 150 nm大小(数字12(一)和12(b))。与纯HAp相比,它在数据被发现12(c)和12(d)的结构和形态被保留(电子邮件保护)纳米复合材料,尽管HAp表面成立Ag-NPs 24海里的大小。
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3.4。的抗菌活性(电子邮件保护)纳米复合材料
抗菌活性是评价基于尺寸和直径琼脂板上的抑制区。抑制区域的大小与D D(毫米),D是抑制环直径(毫米)和D是琼脂的直径(毫米)。抗菌特性表达时抑菌环直径大于2毫米(52]。在抗菌环小于5毫米对应于弱阻力,5 - 10毫米的范围内平均阻力,以及强劲阻力大于10毫米。
表2介绍了Ag-NPs和抗菌活性(电子邮件保护)纳米复合材料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌,铜绿假单胞菌用琼脂扩散法。
如表所示2Ag-NPs和(电子邮件保护)纳米复合材料是有效的对所有微生物测试。特别是,抑制区记录与革兰氏阳性金黄色葡萄球菌细菌达到17.0毫米,16毫米抑制区,分别。在革兰氏阴性的情况下大肠杆菌和铜绿假单胞菌,抑制区域达到10毫米和20毫米,分别。这表明重要的抗菌活性(电子邮件保护)菌株的纳米复合材料。此外,Ag-NPs显示更高的能力相比,抑制微生物的生长(电子邮件保护)纳米复合材料。事实上,直径带抑制Ag-NPs反对金黄色葡萄球菌是18毫米,其次是吗白念珠菌17毫米,那么23毫米大肠杆菌,20毫米铜绿假单胞菌。
相比之下,Maliszewska et al。53]合成Ag-NPs使用野生菌株青霉菌孤立的从环境中。获得的Ag-NPs为他们的抗菌活性进行了评估昙花,金黄色葡萄球菌,大肠杆菌,铜绿假单胞菌并表现出抑制区12.0 - -16.0毫米。同样,穆罕默德et al。40)水提物的使用大肠camaldulensis叶子Ag-NPs合成的。抑菌圈的测试结果表现出对革兰氏阴性细菌(约9.0 - -14.0毫米铜绿假单胞菌和大肠杆菌)和革兰氏阳性细菌(金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌)(图13)。
Ag-NPs被发现,在这项研究中,具有较高的抗菌活性比先前的报告(40,53]。Ag-NPs与珍珠菜foenum-graecum拱腰提取0.003 wt。%的Ag)的抑菌圈直径为15.58±0.51毫米大肠杆菌(54]。一方面,Ag-NPs可能证明的杀菌机制通过本地化NPs在细胞壁和细菌膜。它能抑制酶的活性,促进细胞膜和细胞壁破裂。细胞质膜脱离细胞壁,因此失去了DNA复制能力(55,56]。有不同意见的机制Ag-NPs的抗菌活性。几项研究表明,抗菌效果Ag-NPs关于坑的形成的细胞壁导致细胞膜的渗透性的增加,使细菌细胞不能正常调节通过质膜运输,导致细胞死亡(57,58]。洛克et al。59]显示,直接接触的微生物细胞活性纳米银粒子的浓度导致不稳定的外膜和质子动力耗散。结果也显示较高的抗菌效果Ag-NPs相比(电子邮件保护)在相同的实验条件下纳米复合材料。这可能是由于Ag-NPs的缓慢释放(电子邮件保护)纳米复合材料,与蛋白质和酶的细菌(60]。
4所示。结论
总之,(电子邮件保护)纳米复合材料,抗菌活性,合成积雪草的(l)城市中提取和蛋壳作为前体。Ag-NPs的合成的最佳反应条件。获得了高结晶度的羟磷灰石从蛋壳作为原始源材料的制造(电子邮件保护)。Ag-NPs都掺杂在HAp表面通过嵌入方法的形成(电子邮件保护)纳米复合材料。这种材料是由各种技术的特点。结果表明,Ag-NPs均匀表面装饰HAp和装运的银HAp形态和结构没有影响。的(电子邮件保护)纳米复合材料表现出优异的抗菌活性对革兰氏阳性细菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性细菌大肠杆菌和铜绿假单胞菌通过琼脂扩散法。此外,为绿色的合成工作(电子邮件保护)可以提供潜在的应用程序作为骨替代重建手术。
数据可用性
紫外可见吸收分析数据用于支持本研究的结果中包含数字1- - - - - -4在这篇文章。粒度分布数据用于支持本研究的结果包括在图中6在这篇文章(c)。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。