酸化銅ナノ粒子のグリーン合成とリファンピシン抗生物質の分解におけるその効率

Aug 13, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 14030 (2023) この記事を引用

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近年、金属ナノ粒子の合成において、費用対効果が高く、調製手順が簡単で、環境に優しいという理由から、グリーン ナノテクノロジーが注目を集めています。 本研究では、Parthenium hysterophorus 全草水抽出物を還元剤、安定化剤、およびキャッピング剤として使用して、酸化銅ナノ粒子 (CuO NP) を調製しました。 CuO NP は、紫外可視分光法、フーリエ変換赤外分光法 (FTIR)、粉末 X 線回折 (XRD)、走査型電子顕微鏡 (SEM)、透過型電子顕微鏡 (TEM)、および動的光散乱 (DLS) によって特性評価されました。 CuO NP の UV-Vis スペクトルは、340 nm で表面プラズモン共鳴バンドが発生することを示しました。 FTIR分析により、CuO NPの表面に二次代謝産物が存在することが明らかになり、特徴的なCu-O伸縮バンドが522 cm-1で確認されました。 走査型電子顕微鏡写真および透過型電子顕微鏡写真は、CuO NP がほぼ球形であり、SEM 顕微鏡写真から得られた平均粒子が 59.99 nm であることを示しました。 CuO NP の単斜晶系結晶構造は XRD を使用して確認され、Scherrer-Debye 方程式を使用して計算された結晶子サイズは 31.58 nm であることがわかりました。 DLS はナノ粒子凝集の存在を示し、CuO NP の均一性を明らかにしました。 さらに、生合成ナノ粒子のリファンピシン抗生物質に対する分解能力を調べた。 結果は,98.43%のリファンピシンの最適分解効率が,65℃の温度,50mgの用量のCuO NP,10mg/L濃度のリファンピシン溶液,およびpH2のリファンピシン溶液で8分で得られることを示した。 この研究から、Parthenium hysterophorus 水抽出物から合成された CuO NP は、抗生物質による環境汚染の修復に有望であると結論付けることができます。 この観点から、この研究は、パルテニウム ヒステロフォラスを介したCuO NPのグリーン合成が、費用対効果が高く、環境に優しく、持続可能な方法で環境汚染に効果的に対処できることを報告しています。

ユネスコの 2023 年報告書によると、約 26% (20 億人) が安全な飲料水へのアクセスが不足していることが文書化されており、水不足は依然として世界人口の多くに影響を与える世界的な課題の 1 つです1。 この報告書はさらに、世界中で 20 ～ 30 億人が水不足を経験しており、水不足は今後数年間でさらに増加すると予測されていると示しています。 世界人口の約半数が水不足に陥る危険性があると報告されています2。 アフリカ保健アジェンダ国際会議（AHAIC2023）中に発表された報告書では、アフリカにおける気候変動により水不足の課題が悪化していることが明らかになりました3。 気候変動は地上の水の貯留に影響を与え、水不足をさらに悪化させ、世界的な水危機を引き起こします。 水不足の危機のさなか、新興汚染物質に分類される抗生物質などの活性医薬品化合物（API）による水汚染は増加し続けています3、4、5。 環境（土壌または地表水）への抗生物質の経路は、下水処理場からの浸透および人間の排泄物の家庭内排出です6、7、8。 これらの抗生物質は、予測される環境濃度を超える高濃度であるため、人間や水の生態系に悪影響を及ぼします8。 環境中に抗生物質が存在すると、抗菌剤耐性が伝播し9、10、11、低濃度の抗生物質を従来の廃水処理プラントで除去するのは困難です12。 世界保健機関は、この抵抗力を公衆衛生上の危機と宣言し、増加する病気の負担を治療する手段を脅かしています13。 環境中で抗生物質が示すもう 1 つの潜在的な害は、植物に吸収される際の生理学的プロセスへの干渉、つまり生態毒性効果の伝播に起因します 7。