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Jun 21, 2023

新しいカプサイシンでコーティングされたコバルトフェライトナノ触媒の光触媒および抗菌活性が期待される

Scientific Reports volume 13、記事番号: 5353 (2023) この記事を引用する 1433 アクセス 4 引用 メトリクスの詳細 この研究では、CoFe2O4 ナノ粒子は共沈法によって調製されました。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 5353 (2023) この記事を引用

1433 アクセス

4 引用

メトリクスの詳細

この研究では、CoFe2O4 ナノ粒子を共沈法によって調製し、その後カプサイシン (Capsicum annuum ssp.) で表面修飾しました。 未使用の CoFe2O4 NP およびカプサイシンでコーティングされた CoFe2O4 NP (CPCF NP) は、XRD、FTIR、SEM、および TEM によって特性評価されました。 フクシン ベーシック (FB) を介して調製されたサンプルの抗菌能力と光触媒分解効率を調査しました。 その結果、CoFe2O4 NP は球形であり、その直径は 18.0 ～ 30.0 nm で変化し、平均粒径は 25.0 nm であることが明らかになりました。 グラム陽性菌 (黄色ブドウ球菌ATCC 52923) およびグラム陰性菌 (大腸菌 ATCC 52922) に対してディスク拡散法およびブロス希釈法により抗菌活性を試験し、それぞれ阻害領域 (ZOI) と最小阻害濃度 (MIC) を決定しました。 。 FB の UV による光触媒分解を調べました。 pH、FBの初期濃度、ナノ触媒の用量など、光触媒効率に影響を与えるさまざまなパラメータを研究しました。 インビトロ ZOI および MIC の結果により、CPCF NP はグラム陰性大腸菌 ATCC 52922 (17.0 mm ZOI および 1.250 μg/ml MIC) よりもグラム陽性黄色ブドウ球菌 ATCC 52923 (23.0 mm ZOI および 0.625 μg/ml MIC) に対してより活性であることが検証されました。 μg/ml MIC）。 光触媒活性から得られた結果は、pH 9.0 で 20.0 mg の CPCF NPS を使用すると、平衡状態で 94.6% に達する最大 FB 除去が観察されたことを示しました。 合成された CPCF NP は FB の除去に効果的であり、グラム陽性菌とグラム陰性菌の両方に対する強力な抗菌剤としても効果があり、医療および環境への応用の可能性があります。

ナノテクノロジー、特に 100 nm より小さい物体は、物質の分子構造を正確に変化させる科学技術です。 過去 10 年間で、「ナノ触媒」として知られる触媒作用が大幅に進歩し、新たな技術革命が発生しました。 人気のある研究分野はナノ触媒です。これには、多くの触媒プロセスでナノ粒子を触媒として使用することが含まれます1。 物質のサイズがナノスケールに縮小されると、表面積が大幅に増加し、物質を溶液中に均一に分散させて均質なエマルジョンを生成できるという事実により、ナノ触媒は従来の触媒の魅力的な代替品です2。 ナノ触媒のサイズ、形状、組成、形態などの化学的および物理的特性を調整することにより、触媒活性、選択性、安定性を大幅に高めることができます3。 カチオン性染料は生態系に悪影響を与える可能性があるため、研究者らは水からカチオン性染料を除去することに大きな注目を集めてきました4。 水源にこれらの汚染物質が存在すると、水の質が低下します。 世界の水事情はどの国でも悪化しています。 廃水処理は、この問題に対する適切な解決策であると考えられます5。 その結果、ナノ触媒は色素の光触媒分解において重要な役割を果たしますが、ナノ触媒のサイズが非常に小さいため、反応媒体から単離して回収することは通常、困難で時間と費用がかかるプロセスです6。 磁性ナノ触媒は、追加の濾過、遠心分離、またはその他の時間のかかる方法を必要とせず、外部磁石を使用して反応媒体から迅速に抽出できます7。 磁性ナノ粒子（MNP）は、高い表面積対嵩比、低毒性、高活性、熱安定性、表面改質、分散性など、多くの優れた特性を備えています7、8、9、10。 結果として、それらは通常のサンプルよりも適切な触媒または担体となり、持続可能性が高くなります11。 コバルトフェライトナノ粒子（CoFe2O4 NP）は、バルクの対応物とは大きく異なる、強い異方性、高い保磁力、適度な飽和磁化、高温での良好な機械的安定性および優れた化学的安定性により、これらの磁性ナノ粒子の中で大きな注目を集めています12、13。 コバルトフェライトは、これらの特性により、センサー、記録装置、磁気カード、太陽電池、磁気ドラッグデリバリー、ヘルスケア、触媒、バイオテクノロジーでよく使用されています14。 CoFe2O4 ナノ粒子は、マイクロエマルジョン 15、ゾルゲル技術 16、水熱合成 17、ソルボサーマル法 18、共沈法 19、ナノ材料生成用の生物学的薬剤として植物抽出物、細菌、菌類、藻類を使用するグリーン合成法など、さまざまな調製方法を使用して合成されています 20 。 共沈法はこれらの技術の 1 つであり、コバルト フェライト ナノ粒子の製造に使用するのが簡単で安価です。 共沈には、迅速、簡単、多用途、安価であるなど、さまざまな利点があります21。 残念ながら、コバルトフェライトは高い表面エネルギーと強力な磁気双極子相互作用のため、凝集を非常に起こしやすいです22。 これまでの最良の方法は、適切な安定化コーティング材料を使用してフェライト ナノ粒子を改質することであることがわかっています 23。 ナノ粒子の合成とコーティングに植物抽出物を使用することには、コスト効率が高く、環境に優しく、プロセスが 1 回のセットアップで済むなど、多くの利点があります。 また、ナノ粒子は物質を細胞内に輸送する際のキャリアとして機能します24。 薬用植物は、植物の特定の部分で植物代謝物として見出される、異なる組成のさまざまな複雑な化学物質の存在により治療特性を持っています25。 強力なアルカロイドであるカプサイシンは、コバルトフェライトの表面を安定化させる能力があります。