Sintesi verde facile in situ di Ag

Jun 02, 2024

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 15359 (2022) Citare questo articolo

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In questo lavoro, nanocompositi Ag-ZnO sono stati preparati mediante una via di sintesi verde utilizzando l'estratto acquoso di foglie di Tetradenia riperia e studiati per l'attività antibatterica contro Escherichia coli e Staphylococcus aureus. Per ottimizzare la sintesi dell'Ag-ZnO, sono stati studiati gli effetti delle concentrazioni dei precursori, del pH e delle temperature. I nanocompositi Ag-ZnO sono stati caratterizzati da XRD, ATR-FTIR, FESEM e TEM. I risultati mostrano che la concentrazione dell’8% di Ag, la temperatura di 80 °C e un pH di 7–8 erano ottimali per la sintesi di nanocompositi Ag–ZnO. L'analisi XRD ha mostrato la diminuzione della dimensione delle particelle di Ag-ZnO da 23,6 a 14,8 nm con un aumento delle concentrazioni di Ag, ulteriormente supportato dall'analisi FESEM. L'immagine TEM dell'8% di Ag fornisce maggiori informazioni sulla coesistenza di Ag su ZnO dove è stata determinata una dimensione media delle particelle di 14,8 nm. L'analisi ATR-FTIR ha confermato la presenza di composti fenolici, che funzionano come agenti riducenti e stabilizzanti. I risultati dell’attività antimicrobica mostrano che il nanocomposito Ag-ZnO ha dimostrato una maggiore potenza antimicrobica su E. coli rispetto a S. aureus. Pertanto, l'estratto di foglie di Tetradenia riperia è una via praticabile per la sintesi di nanocompositi Ag-ZnO da utilizzare per varie applicazioni, inclusa la disinfezione dell'acqua.

Gli obiettivi di sviluppo sostenibile (SDG 2030), sanciscono attraverso l’obiettivo sei una dichiarazione secondo cui l’acqua pulita e i servizi igienico-sanitari sono fondamentali per lo sviluppo umano1. Questo perché le infezioni trasmesse dall’acqua causate da microrganismi sono una delle principali cause di morte in tutto il mondo2,3. Pertanto, è inevitabile la necessità di trovare tecnologie convenienti, efficienti, versatili e sostenibili per controllare ed eliminare i microbi dall’acqua potabile3. L’implementazione delle tecnologie di disinfezione dell’acqua per eliminare gli agenti patogeni nei sistemi di trattamento dell’acqua centralizzati e in alcuni decentralizzati viene ottenuta attraverso metodi convenzionali che includono la clorazione, l’ozonizzazione e il trattamento con raggi ultravioletti3,4. Tuttavia, la clorazione è limitata dalla formazione di sottoprodotti tossici, mentre l'ozonizzazione e gli ultravioletti non offrono alcuna protezione contro la ricontaminazione nei sistemi di distribuzione4,5. Pertanto, ciò richiede l’implementazione di tecnologie di trattamento alternative.

Negli ultimi anni, la nanotecnologia attraverso i nanomateriali è emersa come uno strumento efficace e versatile per la disinfezione dell’acqua grazie alla sua capacità di far fronte agli agenti patogeni resistenti. Normalmente, i microbi si adattano alla resistenza ai farmaci proteggendosi da ogni previsione e mutando per consentire loro di sopravvivere e riprodursi anche in ambienti difficili6. I nanomateriali sono stati studiati come una potenziale soluzione alle sfide della disinfezione dell’acqua4,7 perché gli agenti patogeni hanno difficoltà ad acquisire resistenza alle nanoparticelle che prendono di mira più componenti batterici, rispetto all’uso di materiali sfusi durante le tecniche di trattamento convenzionali. L'applicazione dell'argento metallico come agente antimicrobico è stata documentata fin dall'antichità8. Fin dal XIX secolo gli ioni d’argento sono stati associati ad effetti battericidi9. Recentemente, la prevalenza della resistenza ai farmaci antimicrobici agli antibiotici è in aumento, pertanto l’uso dell’argento come disinfettante è inevitabile. L'argento viene ora utilizzato in prodotti di consumo come prodotti tessili, cosmetici e strumenti medici10,11,12 sotto forma di nanoparticelle, preparate mediante riduzione chimica dei sali d'argento13. Inoltre, gli studi hanno documentato il suo potenziale nella disinfezione dell'acqua14,15,16,17. Pertanto, l’argento è un candidato affascinante e promettente da esplorare grazie alle sue capacità inibitorie e antibatteriche tra le varie nanoparticelle metalliche6,18. Tuttavia, le nanoparticelle d’argento possono aggregarsi quando le loro dimensioni sono molto ridotte, il che limita le loro proprietà chimiche e antimicrobiche. Pertanto, per affrontare questa sfida, l’argento può essere ricoperto con polimeri per creare nanocompositi polimerici6,18 o con uno strato di ossido metallico, come ossido di magnesio, ossido di calcio e ossido di zinco, per formare una forma a nucleo-guscio che fornisce un’elevata superficie6. Inoltre, quando i nanomateriali vengono sinergizzati, si possono produrre nanocompositi ibridi più potenti delle singole nanoparticelle; si prevede che questi combinino le proprietà degli elementi costitutivi19.