Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tổng hợp nanoparticle oxit kẽm ổn định bằng carbon và đánh giá hoạt động quang xúc tác, kháng khuẩn và chống biofilm của nó
Tóm tắt
Nghiên cứu hiện tại báo cáo về phương pháp hóa học đồng kết tủa hỗ trợ bằng vi sóng để tổng hợp nanoparticle oxit kẽm (ZnO NPs) ổn định bằng carbon. Các nanoparticle đã được xác định đặc trưng bằng cách sử dụng máy quang phổ UV–visible, kính hiển vi điện tử quét (SEM) và quang phổ phóng xạ năng lượng (EDS). Quang phổ hấp thụ UV–visible cho thấy một cực đại hấp thụ tại 385 nm. Phân bố kích thước động học của ZnO NPs được đo bằng cách sử dụng máy phân tích kích thước hạt. ZnO-C-0.5 cho thấy kích thước nhỏ nhất, chỉ 55 nm so với các hạt khác. Tất cả các hạt được phủ Carbon đều có điện thế zeta > -30 mV cho thấy sự ổn định của các hạt. Tốc độ hình thành ·OH cao hơn ở trường hợp ZnO-C-0.5 so với ZnO-C-0.25, ZnO-C-0.75 và ZnO-C-1. ZnO-C-0.5 cho thấy hiệu suất phân hủy phẩm màu xuất sắc dưới ánh sáng nhìn thấy được và được theo sau bởi ZnO-C-0.75, ZnO-C-0.25 và ZnO-C-1 với hiệu suất phân hủy lần lượt là 63.45, 58.49, 47.97 và 47.31%. Ngoài ra, ZnO-C-0.5 trình bày khả năng ổn định quang học và tái sử dụng cao. Hoạt động kháng khuẩn và chống biofilm của ZnO-C NPs đã được nghiên cứu với các loài vi khuẩn Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa. Tại nồng độ 10 µg/L, ZnO-C-0.5 cho thấy độ ức chế 100% đối với cả hai loài vi khuẩn. Tuyến tính hoặc sự giảm tỷ lệ carbon làm giảm hiệu suất quang xúc tác và hiệu quả kháng khuẩn cũng như chống biofilm. Sự có mặt của carbon đã tăng cường hiệu ứng kháng khuẩn và chống biofilm, và ZnO-C-0.50 thể hiện hoạt động cao nhất.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
W.I. Choi, J.Y. Kim, S.U. Heo, Y.Y. Jeong, Y.H. Kim, G. Tae, The effect of mechanical properties of iron oxide nanoparticle-loaded functional nano-carrier on tumor targeting and imaging. J. Controll. Release 162, 267–275 (2012)
S. Li, M.M. Lin, M.S. Toprak, D.K. Kim, M. Muhammed, Nanocomposites of polymer and inorganic nanoparticles for optical and magnetic applications. Nano Rev. 3402, 1–22 (2010)
Y. Don, S.S. Feng, Poly(d, l-lactide-co-glycolide) (PLGA) nanoparticles prepared by high pressure homogenization for paclitaxel chemotherapy. Int. J. Pharm. 342, 208–214 (2007)
W. Tungittiplakorn, L.W. Lion, C. Cohen, J.Y. Kim, Engineered polymeric nanoparticles for soil remediation. Environ. Sci. Technol. 38, 1605–1610 (2004)
K. Nakata, T. Ochiai, T. Murakami, A. Fujishima, Photoenergy conversion with TiO2 photocatalysis: new materials and recent applications. Electrochim. Acta 84, 103–111 (2012)
D.A. Scheinberg, C.H. Villa, F.E. Escorcia, M.R. McDevitt, Conscripts of the infinite armada: systemic cancer therapy using nanomaterials. Nat. Rev. Clin. Oncol. 7, 266–276 (2010)
R. Xu, J. Li, J. Wang, X. Wang, B. Liu, B. Wang, Photocatalytic degradation of organic dyes under solar light irradiation combined with Er3+:YAlO3/Fe- and Co-doped TiO2 coated composites. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94, 1157–1165 (2005)
M.R. Hoffman, S.T. Martin, W. Choi, D.W. Bahnemann, Environmental applications of semiconductor photocatalysis. Chem. Rev. 95, 69–96 (1995)
C.A.K. Gouvea, F. Wypych, S.G. Moraes, N. Duran, N. Nagata, P. Peralta-Zamora, Semiconductor-assisted photocatalytic degradation of reactive dyes in aqueous solution. Chemosphere 40, 433–442 (2000)
B. Dindar, S. Icli, Unusual photoreactivity of zinc oxide irradiated by concentrated sunlight. Photochem. Photobiol. A 140, 263–268 (2001)
J.J. Wu, S.C. Liu, Low-temperature growth of well-aligned ZnO nanorods by chemical vapor deposition. Adv. Mater. 14, 215–218 (2002)
M. Farbod, M. Kajbafvala, Effect of nanoparticle surface modification on the adsorption-enhanced photocatalysis of Gd/TiO2 nanocomposite. Powder Technol. 239, 434–440 (2013)
R.K. Upadhyay, M. Sharma, D.K. Singh, S.S. Amritphale, N. Chandra, Photo degradation of synthetic dyes using cadmium sulfide nanoparticles synthesized in the presence of different capping agents. Sep. Purif. Technol. 88, 39–45 (2012)
N.V. Kaneva, D.T. Dimitrov, C.D. Dushkin, Effect of nickel doping on the photocatalytic activity of ZnO thin films under UV and visible light. Appl. Surf. Sci. 257, 8113–8120 (2011)
N. Soltani, E. Saion, W.M.M. Yunus, M. Erfani, M.N.G. Bahmanrokh, K. Rezaee, Enhancement of visible light photocatalytic activity of ZnS and CdS nanoparticles based on organic and inorganic coating. Appl. Surf. Sci. 290, 440–447 (2014)
T. Bjarnsholt, The role of bacterial biofilms in chronic infections. APMIS Suppl. 136, 1–51 (2013)
R. Silva (ed.), Properties of Amorphous Carbon (Institution of Engineering and Technology, Hertfordshire, 2003)
Y. Saito, Nanoparticles and filled nanocapsules. Carbon 33, 979–988 (1995)
J. Nishijo, C. Okabe, O. Oishi, N. Nishi, Synthesis, structures and magnetic properties of carbon-encapsulated nanoparticles via thermal decomposition of metal acetylide. Carbon 44, 2943–2949 (2006)
G. Magesh, G. Bhoopathi, N. Nithya, A.P. Arun, E.R. Kumar, Tuning effect of polysaccharide Chitosan on structural, morphological, optical and photoluminescence properties of ZnO nanoparticles. Superlattices Microstruct. 117, 36–45 (2018)
J. Lia, C. Liu, Carbon-coated copper nanoparticles: synthesis, characterization and optical properties. New J. Chem. 33, 1474–1477 (2009)
W. Kratschmer, L.D. Lamb, K. Fostiropoulos, D.R. Huffman, Nature 347, 354–361 (1990)
L. Zhang, H. Cheng, R. Zong, Y. Zhu, Photocorrosion suppression of ZnO nanoparticles via hybridization with graphite-like carbon and enhanced photocatalytic activity. J. Phys. Chem. C 113, 2368–2374 (2009)
K. Akhil, S.S. Khan, Effect of humic acid on the toxicity of bare and capped ZnO nanoparticles on bacteria, algal and crustacean systems. J. Photochem. Photobiol. 167, 136–149 (2017)
Q. Xiang, J. Yu, P.K. Wong, Quantitative characterization of hydroxyl radicals produced by various photocatalysts. J. Colloid Interface Sci. 357, 163–167 (2011)
R. Qiu, D. Zhang, Y. Mo, L. Song, E. Brewer, X. Huang, Y. Xiong, Photocatalytic activity of polymer-modified ZnO under visible light irradiation. J. Hazard. Mater. 156, 80–85 (2008)
X. Li, C. Hu, X. Wang, Y. Xi, Photocatalytic activity of CdS nanoparticles synthesized by a facile composite molten salt method. Appl. Surf. Sci. 258, 4370–4376 (2012)
P. Chandran, S. Nehta, S.S. Khan, Effect of humic acid on photocatalytic activity of ZnO nanoparticles. J. Photochem. Photobiol. 138, 155–159 (2014)
Y. Hu, X. Gao, L. Yu, Y. Wang, J. Ning, S. Xu, X.W. Lou, Angew. Chem. Int. Ed. 52, 5636–5639 (2013)
K. Akhil, J. Jayakumar, G. Gayathri, S.S. Khan, Effect of various capping agents on photocatalytic, antibacterial and antibiofilm activities of ZnO nanoparticles. J. Photochem. Photobiol. 160, 32–42 (2016)
A. Dhanalakshmi, A. Palanimurugan, B. Natarajan, Enhanced antibacterial effect using carbohydrates biotemplate of ZnO nano thin films. Carbohydr. Polym. 168, 191–200 (2017)
G. Magesh, G. Bhoopathi, A.P. Arun, E.R. Kumar, C. Srinivas, S. Sathiyaraj, Study of structural, morphological, optical and biomedical properties of pH based ZnO nanostructures. Superlattices Microstruct. 124, 41–51 (2018)
G. Magesh, G. Bhoopathi, N. Nithya, A.P. Arun, E.R. Kumar, Structural, morphological, optical and biological properties of pure ZnO and agar/zinc oxide nanocomposites. Int. J. Biol. Macromol. 117, 959–966 (2018)
G. Magesh, G. Bhoopathi, N. Nithya, A.P. Arun, E.R. Kumar, Effect of biopolymer blend matrix on structural, optical and biological properties of chitosan–agar blend ZnO nanocomposites. J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. 28, 1528–1539 (2018)
R. Hariharan, S. Senthilkumar, A. Suganthi, M. Rajarajan, Synthesis and characterization of doxorubicin modified ZnO/PEG nanomaterials and its photodynamic action. J. Photochem. Photobiol. 116, 56–65 (2012)
K.R. Raghupathi, R.T. Koodali, A.C. Manna, Size-dependent bacterial growth inhibition and mechanism of antibacterial activity of zinc oxide nanoparticles. Langmuir 27, 4020–4028 (2011)
M.H. Sangani, M.N. Moghaddam, M.M. Forghanifard, Inhibitory effect of zinc oxide nanoparticles on Pseudomonas aeruginosa biofilm formation. Nanomed. J. 2, 121–128 (2015)
Sekar Vijayakumar, Balasubramanian Malaikozhundan, Sathappan Shanthi, Baskaralingam Vaseeharan, Nooruddin Thajuddin, Control of biofilm forming clinically important bacteria by green synthesized ZnO nanoparticles and its ecotoxicity on Ceriodaphnia cornuta. Microb. Pathog. 107, 88–97 (2017)
G. Applerot, J. Lellouche, N. Perkas, Y. Nitzan, A. Gedanken, E. Banin, ZnO nanoparticle coated surfaces inhibit bacterial biofilm formation and increase antibiotic susceptibility. RSC Adv. 2, 2314–2321 (2012)
S. Dwivedi, R. Wahab, F. Khan, Y.K. Mishra, J. Musarrat, A.A. Al-Khedhairy, Reactive oxygen species mediated bacterial biofilm inhibition via zinc oxide nanoparticles and their statistical determination. PLoS ONE 9, 111289 (2014)