새로운 캡사이신 코팅 코발트 페라이트 나노촉매의 유망한 광촉매 및 항균 활성

Jul 23, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 5353(2023) 이 기사 인용

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본 연구에서는 CoFe2O4 나노입자를 공침법으로 제조한 후 Capsaicin(Capsicum annuum ssp.)으로 표면 개질했습니다. 순수 CoFe2O4 NP와 Capsaicin 코팅 CoFe2O4 NP(CPCF NP)는 XRD, FTIR, SEM 및 TEM으로 특성화되었습니다. FB(Fuchsine basic)를 통해 제조된 샘플의 항균 잠재력과 광촉매 분해 효율을 조사했습니다. 결과는 CoFe2O4 NP가 구형 모양을 가지며 직경이 18.0에서 30.0nm까지 다양하고 평균 입자 크기가 25.0nm인 것으로 나타났습니다. 항균 활성은 그람 양성균(S. aureusATCC 52923)과 그람 음성균(E. coli ATCC 52922)에 대해 디스크 확산법과 액체배지 희석법으로 각각 테스트하여 억제 구역(ZOI)과 최소 억제 농도(MIC)를 결정했습니다. . FB의 UV 보조 광촉매 분해를 조사했습니다. pH, FB의 초기 농도, 나노촉매의 투여량 등 광촉매 효율에 영향을 미치는 다양한 매개변수를 연구했습니다. 시험관 내 ZOI 및 MIC 결과는 CPCF NP가 그람 음성 E. coli ATCC 52922(17.0 mm ZOI 및 1.250)보다 그람 양성 S. aureus ATCC 52923(23.0 mm ZOI 및 0.625 μg/ml MIC)에서 더 활성임을 확인했습니다. μg/ml MIC). 광촉매 활성으로부터 얻은 결과는 pH 9.0에서 20.0 mg의 CPCF NPS를 사용하여 평형 상태에서 94.6%를 달성하는 최대 FB 제거가 관찰되었음을 나타냅니다. 합성된 CPCF NP는 FB 제거에 효과적이었으며 잠재적인 의료 및 환경 적용이 가능한 그람 양성균과 그람 음성균 모두에 대한 강력한 항균제로도 사용되었습니다.

나노기술, 특히 100nm보다 작은 물체는 물질의 분자 구조를 정밀하게 변화시키는 과학이자 기술입니다. 지난 10년 동안 "나노촉매작용"으로 알려진 촉매작용의 상당한 발전과 새로운 기술 혁명의 출현이 있었습니다. 인기 있는 연구 분야는 나노촉매입니다. 이는 다양한 촉매 과정에서 나노입자를 촉매로 사용하는 것을 포함합니다1. 물질의 크기가 나노 크기로 줄어들면 표면적이 크게 증가하고 물질이 용액에 고르게 분산되어 균일한 에멀젼을 생성할 수 있다는 사실로 인해 나노촉매는 기존 촉매를 대체할 수 있는 매력적인 대안입니다2. 크기, 모양, 구성, 형태와 같은 나노촉매의 화학적, 물리적 특성을 조정함으로써 촉매 활성, 선택성 및 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다3. 연구자들은 생태계에 유해한 영향을 미칠 수 있는 양이온 염료를 물에서 제거하는 데 큰 관심을 받아왔습니다4. 수원에 이러한 오염물질이 존재하면 수질이 저하됩니다. 세계 물 상황은 모든 나라에서 악화되고 있습니다. 폐수 처리는 이 문제에 대한 적절한 해결책인 것으로 보입니다5. 결과적으로 나노촉매는 염료의 광촉매 분해에 중요한 역할을 하지만, 반응 매질에서 나노촉매를 분리하고 회수하는 것은 크기가 매우 작기 때문에 일반적으로 어렵고 시간이 많이 걸리며 비용이 많이 드는 공정입니다6. 자성 나노촉매는 추가 여과, 원심분리 또는 기타 시간 소모적인 방법이 필요 없이 외부 자석을 사용하여 반응 매체에서 신속하게 추출할 수 있습니다7. 자성 나노입자(MNP)는 높은 표면적 대 벌크 비율, 낮은 독성, 높은 활성, 열 안정성, 표면 개질 및 분산성을 포함하여 여러 가지 우수한 특성을 가지고 있습니다. 결과적으로 일반 샘플보다 더 적절한 촉매 또는 지지체이며 지속 가능성이 더 높습니다11. 코발트 페라이트 나노입자(CoFe2O4 NP)는 강한 이방성, 높은 보자력, 적당한 포화 자화, 고온에서의 우수한 기계적 및 우수한 화학적 안정성으로 인해 이러한 자성 나노입자 중에서 상당한 주목을 받았습니다. 코발트 페라이트는 이러한 특성 때문에 센서, 기록 장치, 자기 카드, 태양 전지, 자기 약물 전달, 의료, 촉매 및 생명 공학에 자주 사용됩니다. CoFe2O4 나노입자는 마이크로에멀젼15, 졸-겔 기술16, 열수 합성17, 용매열법18, 공침19, 나노물질 생성을 위한 생물학적 제제로 식물 추출물, 박테리아, 곰팡이 및 해조류를 사용하는 녹색 합성법 등 다양한 제조 방법을 사용하여 합성되었습니다20 . 공침법은 이러한 기술 중 하나이며, 코발트 페라이트 나노입자를 만드는 데 사용하는 방법이 간단하고 저렴합니다. 공침은 빠르고, 간단하고, 다재다능하고, 저렴한 등 다양한 장점을 가지고 있습니다. 불행하게도 높은 표면 에너지와 강한 자기 쌍극자 상호 작용으로 인해 코발트 페라이트는 응집되기 매우 쉽습니다. 현재까지 가장 좋은 방법은 적절한 안정화 코팅 재료를 사용하여 페라이트 나노입자를 변형하는 것으로 밝혀졌습니다. 나노입자의 합성 및 코팅을 위해 식물 추출물을 사용하면 비용 효율적이고 환경 친화적이며 한 번의 설정으로 공정을 수행하는 등 많은 이점이 있습니다. 또한 나노입자는 물질을 세포로 전달하는 운반체 역할을 합니다. 약용 식물은 식물의 특정 부분에서 식물 대사산물로 발견되는 다양한 조성의 다양한 복합 화학 물질의 존재로 인해 치료 특성을 가지고 있습니다. 강력한 알칼로이드인 캡사이신은 코발트 페라이트의 표면을 안정화시키는 능력을 가지고 있습니다.