Groene productie van koper nanodeeltjes: katalytische, antibacteriële, cytotoxische en antioxidatieve potenties

Samenvatting

Kopernanodeeltjes (CuNPs) zijn van groot belang vanwege hun uitzonderlijke eigenschappen zoals hoge oppervlakte-tot-volume-verhouding, hoge opbrengststerkte, duktiliteit, hardheid, flexibiliteit en rigiditeit. CuNPs vertonen katalytische, antibacteriële, antioxidatieve en antifungale activiteiten naast cytotoxiciteit en antikankereigenschappen in veel verschillende toepassingen. Veel fysieke en chemische methoden zijn gebruikt om nanodeeltjes te synthetiseren, waaronder laserablatie, microgolf-geassisteerd proces, sol-gel, co-precipitatie, gepulste draaddischarge, vacuüm-dampdepositie, hoge-energie bestraling, lithografie, mechanisch malen, fotochemische reductie, electrochemie, electrospray-synthese, hydrothermale reactie, microemulsie en chemische reductie. Fytosynthese van nanodeeltjes is voorgesteld als een waardevol alternatief voor fysieke en chemische methoden vanwege lage cytotoxiciteit, economische vooruitzichten, milieuvriendelijkheid, verbeterde biocompatibiliteit, en hoge antioxidatieve en antimicrobiële activiteiten. Het overzicht legt karakterisatietechnieken, hun hoofdrol, beperkingen en gevoeligheid uit gebruikt in de bereiding van CuNPs. Een overzicht van technieken gebruikt in de synthese van CuNPs, syntheseprocedure, reactieparameters die de eigenschappen van gesynthetiseerde CuNPs beïnvloeden, en een screeninganalyse die gebruikt wordt om fytochemicaliën in verschillende planten te identificeren, wordt gepresenteerd uit recent gepubliceerde literatuur die is beoordeeld en samengevat. Hypothetische mechanismen van reductie van het koperion door quercetine, stabilisatie van kopernanodeeltjes door santine, antimicrobiële activiteit en reductie van 4-nitrofenol met diagramillustraties worden gegeven. Het hoofddoel van dit overzicht was om de data van planten gebruikt voor de synthese van CuNPs samen te vatten en een nieuw pad te openen voor onderzoekers om die planten te onderzoeken die in het verleden niet zijn gebruikt.

Achtergrond

Nanodeeltjes (NPs) hebben een aantal interessante toepassingen in het industriële veld zoals ruimtetechnologie, magnetisme, opto-elektronica en elektronica, cosmetica, en katalytische, farmaceutische, biomedische, milieu- en energie-toepassingen [1, 2]. De uitzonderlijke eigenschappen van NPs zoals duktiliteit, hoge opbrengststerkte, hardheid, flexibiliteit, rigiditeit, hoge oppervlakte-tot-volume-verhouding, macrokwantum-tunneling-effect en kwantumgrootte zijn toeschrijfbaar vergeleken met eigenschappen van bulk-materialen met dezelfde chemische samenstelling [3]. Inderdaad, de eigenschappen van NPs, die aanzienlijk kunnen verschillen van die waargenomen voor fijn deeltjes, zijn hogere specifieke oppervlakte, specifieke optische eigenschappen, lagere smeltpunten, specifieke magnetisaties, mechanische sterkte en talloze industriële toepassingen [4]. Kopernanodeeltjes (CuNPs) zijn van groot belang vanwege makkelijke beschikbaarheid, lage kosten en hun gelijkenis aan edele metalen [5,6,7,8,9]. CuNPs kunnen ook gebruikt worden in sensoren, warmteoverdrachtssystemen [10,11,12] en elektronica (brandstofcel en zonnecel), als katalysatoren in veel reacties en als bacteriedodende en antimicrobiële agenten gebruikt om ziekenhuisapparatuur te coaten [13,14,15,16,17,18,19].

Veel fysieke en chemische methoden waaronder laserablatie [20], microgolf-geassisteerd proces, sol-gel [21], co-precipitatie [22], gepulste draaddischarge [23], vacuüm-dampdepositie [24], hoge-energie bestraling [25], lithografie [26], mechanisch malen [27], fotochemische reductie, electrochemie [28,29,30,31,32], electrospray-synthese [33], hydrothermale reactie [34], microemulsie [35] en chemische reductie worden gebruikt om nanodeeltjes te synthetiseren. Hoewel fysieke en chemische methoden goed-gedefinieerde en zuivere nanodeeltjes produceren, zijn deze methoden noch kosteneffectief noch eco-vriendelijk door het gebruik van giftige chemicaliën. Een van de belangrijkste criteria van nanotechnologie is de ontwikkeling van eco-vriendelijke, niet-giftige en schone groene chemie procedures [36]. Daarom bevat biosynthese van nanodeeltjes een groene chemie-gebaseerde methode die verschillende biologische entiteiten gebruikt zoals planten [37, 38], actinomyceten [39, 40], schimmels [41,42,43,44], bacteriën [45,46,47,48,49], gist [50,51,52] en virussen [53, 54]. Biologische entiteiten bieden een niet-giftige, schone en milieuvriendelijke benadering om NPs te synthetiseren met een wijd bereik aan grootte, fysicochemische eigenschappen, vormen en samenstellingen [55].

Kopernanodeeltjes werden gesynthetiseerd en gestabiliseerd in de literatuur door verschillende planten te gebruiken zoals Euphorbia esula [56], Punica granatum [57], Ocimum sanctum [58], Ginkgo biloba [59], Calotropis procera [60], Lawsonia inermis [61], Citrus medicalinn [62], Camellia sinensis [63], Datura innoxia [64], Syzygium aromaticum [65], Sesamum indicum [66], Citrus limon, Turmeric curcumin [67], Gloriosa superba L. [68], Ficus carica [69], Aegle marmelos [70], Caesalpinia pulcherrima [71], Cassia fistula [72], Leucas aspera, Leucas chinensis [73], Delonix elata [74], Aloe barbadensis Miller [75], Thymus vulgaris [76], Phyllanthus emblica [77], Magnolia kobus [78], Eucalyptus [79], Artabotrys odoratissimus [80], Capparis zeylanica [81], Vitis vinifera [82], Hibiscus rosa-sinensis [83], Zingiber officinale [84], Datura metel [85], Zea mays [86], Urtica, Matricaria chamomilla, Glycyrrhiza glabra, Schisandra chinensis, Inula helenium, Cinnamomum [87], Dodonaea viscosa [88], Cassia auriculata [89], Azadirachta indica, Lantana camera, Tridax procumbens [90], Allium sativum [91], Asparagus adscendens, Bacopa monnieri, Ocimum bacilicum, Withania somnifera [92], Smithia sensitiva, Colocasia esculenta [93], Nerium oleander [94], en Psidium guajava [95]; door verschillende algen/schimmels zoals Phaeophyceae [96], Stereum hirsutum [97] en Hypocrea lixii [98]; en door enkele microorganismen zoals Pseudomonas fluorescens [99] en Enterococcus faecalis [100] culturen.

Biosynthese van kopernanodeeltjes

Plantenonderdelen gebruikt voor extract

Verschillende plantenonderdelen worden gebruikt voor de bereiding van plantenextracten zoals bladeren, zaden, schors, vruchten, schil, coir, wortels en gom. Bladeren en wortels worden op twee manieren gebruikt. Ten eerste worden verse bladeren en wortels gebruikt voor de bereiding van plantenextracten, en ten tweede worden gedroogde bladeren en wortels in poedervorm gebruikt.

Procedure voor de synthese van CuNPs

Voor de synthese van CuNPs werd plantenextract bereid door verschillende onderdelen van verschillende planten te gebruiken. Voor synthese van het extract van het plantendeel van belang, worden bladeren verzameld en gewassen met kraanwater en daarna met gedistilleerd water om stofdeeltjes te verwijderen. De gewassen bladeren worden op twee manieren verder gebruikt. Ten eerste worden deze bladeren 1–2 u in de zon gedroogd om residual vocht te verwijderen. Bekende gewichten van deze zon-gedroogde bladeren worden verdeeld in kleine stukken en geweek in gedioniseerd water of ethanol-oplossing. Dit mengsel wordt 24 u bij kamertemperatuur geroerd met een magnetische roerstaf en vervolgens gefiltreerd voor verder gebruik. Ten tweede worden deze bladeren 4–7 dagen in de zon gedroogd of gedroogd in een oven bij 50 °C gedurende 1 dag en poeder gemaakt met een huishoudblender. Bekend gewicht van plantenpoeder wordt gemengd in water of ethanol-oplossing en vervolgens geroerd en gefiltreerd.

Voor de synthese van CuNPs wordt waterige oplossing van precursorzouten zoals koper(II)sulfaat, koper(II)chloride, koper(II)acetaat en koper(II)nitraat met verschillende concentraties gemengd met plantenextract. Waterige oplossing van natriumhydroxide wordt ook bereid en aan het reactiemengsel toegevoegd om het pH-medium te controleren. Het reactiemengsel wordt hevig geschud voor verschillende tijdsintervallen in een elektrische schudder en verwarmd in een oven bij verschillende tijdsintervallen en temperaturen. De vorming van CuNPs kan ook bij kamertemperatuur plaatsvinden en wordt bevestigd door de kleurverandering van het reactiemengsel. Aan het einde werden nanodeeltjes gecentrifugeerd en gedroogd bij verschillende temperaturen. Reactie-optimalisaties vinden plaats door de pH van het mengsel, concentratie van precursorzout, verwarmingstijd en temperatuur van het reactiemengsel te veranderen. In de literatuur zijn verschillende planten gebruikt voor de vorming van kopernanodeeltjes door verschillende precursorzouten met verschillende reactieomstandigheden te gebruiken zoals getoond in Tabel 1. Uit de tabel is te zien dat de verschillende reactieomstandigheden de vorm en grootte van kopernanodeeltjes beïnvloeden.

Effect van reactieparameters op eigenschappen van NPs

De concentratie van plantenextract speelt een hoofdrol in het reduceren en stabiliseren van de CuNPs. Het is gerapporteerd dat door de concentratie van plantenextract te verhogen, het aantal deeltjes toeneemt [88]. Door de concentratie van plantenextract te verhogen, neemt de concentratie van fytochemicaliën toe en de reductie van het koperzout ook. Vanwege de snelle reductie van het metaalzout, neemt de grootte van de nanodeeltjes ook af [101].

De grootte en structuur van CuNPs worden sterk beïnvloed door het koperzout. De morfologie van nanodeeltjes verandert wanneer het zout (bijv. koperchloride, koperacetaat, kopernitraat of kopersulfaat) in de aanwezigheid van natriumhydroxide wordt gebruikt. Het is gerapporteerd dat de vorm driedriehoekig en tetraëder was in het geval van koperchloride, staafvormig in het geval van koperacetaat, en bolvormig in het geval van kopersulfaat [102]. Door de concentratie van het precursorzout te verhogen, nam de grootte van de CuNPs ook toe.

De synthese van CuNPs geeft de beste resultaten door de pH van het reactiemedium te variëren binnen de voorkeursbereik. De grootte van nanodeeltjes werd gecontroleerd door de pH-waarde van het reactiemengsel te veranderen. Bij hogere pH werden kleiner-grootte nanodeeltjes verkregen vergeleken met die verkregen bij lage pH-waarde. Dit verschil kan worden toegeschreven aan het verschil in reductiesnelheid van de metaalzouten door plantenextract. De inverse relatie tussen de pH-waarde en de grootte van nanodeeltjes toonde aan dat een toename in pH-waarde ons in staat stelt om klein-grootte bolvormige nanodeeltjes te verkrijgen terwijl een afname in pH-waarde groot-grootte (staafvormige en driedriehoekige) nanodeeltjes geeft. Het effect op absorptiespectra van verschillende pH-waarden (4, 6, 8, 10 en 12) is weergegeven in Fig. 1 [36]. Het is gerapporteerd dat de toevoeging van plantenextract aan CuCl₂ niet leidde tot de vorming van CuNPs, maar in plaats daarvan werden de CuNPs verkregen door de pH van het reactiemengsel te veranderen naar basisch medium. Hetzelfde gedrag werd waargenomen door Wu en Chen, en geconcludeerd dat pH een belangrijke rol speelt in de synthese van CuNPs [103].

Mecanisme voor fytosynthese van kopernanodeeltjes

Fytochemische screening: een kwalitatieve analyse

Fytochemische screeninganalyse is een chemische analyse uitgevoerd voor de detectie van fytochemicaliën in verschillende planten. Vers plantenextract met chemicaliën of chemische reagentia wordt hiervoor gebruikt [77] zoals getoond in Tabel 2.

Fytochemicaliën voor reductie van metaal en stabiliseren van de NPs

Groene synthese van CuNPs door gebruik van fytochemicaliën biedt meer flexibele controle over de vorm en grootte van de NPs (d.w.z. door reactietemperatuur, concentratie van plantenextract, metaalzoutconcentratie, reactietijd en pH van reactiemengsel te veranderen). Kleurverandering van het reactiemedium duidt reductie van het metaalion en vorming van NPs aan. De groene reductie van de koperzouten begint direct, en de vorming van kopernanodeeltjes wordt aangegeven door de kleurverandering van het reactiemengsel. Fytochemicaliën spelen een hoofdrol in het eerst reduceren van de metaalion en daarna het stabiliseren van de metaalkernen in de vorm van nanodeeltjes zoals getoond in Fig. 2. De interactie van fytochemicaliën met metaalion en de concentratie van deze fytochemicaliën controleren de vorm en grootte van CuNPs.

Flavonoïden bevatten polyfenolische verbindingen, bijv. quercetine, catechinen, flavanonen, isoflavonen, santine, penduletine, alizarine, pinocembrine, anthocyaninen, flavonen, tanninen en saponinen, die aanwezig zijn in verschillende planten zoals Ginkgo biloba [59], Citrus medicalinn [62], Phyllanthus emblica [77], Hibiscus rosa-sinensis [83] en Dodonaea viscosa [93]. Deze verbindingen spelen een hoofdrol in het reduceren en chelateren van het metaal. Verschillende functionele groepen aanwezig in de flavonoïden zijn verantwoordelijk voor de reductie van het koperion. Er is aangenomen dat een reactief waterstofatoom in de flavonoïden kan worden vrijgemaakt tijdens de tautomere veranderingen van de enol-vorm naar de keto-vorm wat koperion kan reduceren om koperkernen of CuNPs te vormen. Bijvoorbeeld, wordt aangenomen dat in het geval van Ginkgo biloba plantenextracten, de transformatie van quercetine (flavonoïde) een hoofdrol speelt in de reductie van kopermetaalionnen in koperkernen of CuNPs door de verandering van enol-vorm naar keto-vorm zoals getoond in Fig. 3.

Tijdens het syntheseproces van CuNPs worden metaalionnen met een- of tweewaardige oxidatietoestanden omgezet in nul-oxidatie koperkernen en deze kernen worden samengevoegd om verschillende vormen te verkrijgen. Tijdens de nucleatie, aggregeren kernen om verschillende vormen te vormen zoals draden, spheren, kubussen, staven, driehoeken, vijfhoeken en zeshoeken. Sommige flavonoïden hebben de vermogen om de CuNPs te chelateren met hun π- elektronen en carbonylgroepen. Quercetine en santine zijn flavonoïden met sterke chelaterende activiteit door de aanwezigheid van twee functionele groepen betreffende de hydroxyle en carbonyls. Deze groepen chelateren met kopernanodeeltjes door het vorige mechanisme te volgen en verklaren ook de adsorptiecapaciteit van santine (flavonoïde) op het oppervlak van CuNPs zoals getoond in Fig. 4.

Het werd aangenomen dat eiwitmoleculen (superoxide dismutase, catalase, glutathion) in verschillende planten zoals Hibiscus rosa-sinensis [83] en Camellia sinensis [104] een hoge reducerende activiteit vertonen voor de vorming van nanodeeltjes van metaalionnen maar hun chelaterende activiteit is niet excessief. Suikers zoals monosaccharides (glucose), disaccharides (maltose en lactose) en polysaccharides in Camellia sinensis plant [63] kunnen fungeren als reducerende agenten of antioxidanten en hebben een reeks tautomere transformaties van keton naar aldehyde.

Andere fytochemicaliën zoals polyfenolen (bijv. ellaginezuur en galluszuur) die aanwezig zijn in Hibiscus rosa-sinensis [40], fenylpropanoiden (fenylalanine, tyrosene) in Aegle marmelos [70], terpenoïden in Ocimum sanctum en Asparagus adscendens [58, 92], cysteïne proteases in Calotropis procera [60], curcumineanilineazomethine in Turmeric curcumin [67], ascorbinezuur in Citrus medicalinn [62], eugenol in Syzygium aromaticum [65] en alkaloïden in Aegle marmelos [70] spelen dezelfde rol van het reduceren van de koperionnen en stabiliseren van de kopernanodeeltjes. Koolhydraten, anthrachinoon, chinon en anthocyanoside in Phyllanthus emblica [77]; ligninen en xanthonen in Hibiscus rosa-sinensis [83]; en cardiale glycosiden, triterpenoïden, carotenoïde glycosiden en anthrachinoon glycosiden in Colocasia esculenta plant [93] zijn ook fytochemicaliën die aanwezig zijn in extracten van verschillende planten en fungeren als reducerende en stabiliserende agenten. Voorbeelden van bepaalde fytochemicaliën met structuren worden getoond in Fig. 5.

Karakterisatietechnieken

Voor karakterisatie van gesynthetiseerde nanodeeltjes werden verschillende technieken gebruikt zoals ultraviolett-zichtbare spectroscopie (UV-vis), transmissie-elektronenmicroscopie (TEM), kleine-hoek röntgenverstrooiing (SAXS), Fourier-transformatie infraroodspectroscopie (FTIR), röntgenfluorescentiespectroscopie (XRF), röntgendiffractie (XRD), röntgenfoto-elektronspectroscopie (XPS), scanelektronenmicroscopie (SEM), veldemissie scanelektronenmicroscopie (FESEM), deeltjesgrootteanalyse (PSA), Malvern Zetasizer (MZS), energie-dispersieve röntgenspectroscopie (EDX/EDS), nanodeeltjes tracking analyse (NTA), röntgenreflectometrie (XRR), Brunauer-Emmett-Teller analyse (BET), geselecteerde gebied elektronen diffractie (SAED) en atoommachtmicroscopie (AFM) (Tabel 3).

Toepassingen van kopernanodeeltjes

Vanwege hun uitstekende chemische en fysieke eigenschappen, grote oppervlakte-tot-volume-verhouding, constant vernieuwbaar oppervlak, lage kosten en niet-giftige bereiding, zijn CuNPs van groot belang voor toepassingen in verschillende velden. Kopernanodeeltjes vertonen katalytische activiteit, antibacteriële activiteit, cytotoxiciteit of antikankeractiviteit, antioxidatieve activiteit en antifungale activiteit in verschillende toepassingen. In katalytische activiteit worden kopernanodeeltjes gebruikt voor de Huisgen [3 + 2] cycloadditie van alkijnen en aziden in veel oplosmiddelen onder ligand-vrije omstandigheden [59], 1-methyl-3-fenoxybenzeen, 3,3-oxybis(methylbenzeen) [94], synthese van 1-gesubstitueerd 1H-1,2,3,4-tetrazol [76], adsorptie van stikstofdioxide en adsorptie van zwaveldioxide [66]. In de meeste overgangsmetaalgekatalyseerde Ullmann-koppelingsreacties worden liganden zoals fosfine in de literatuur gerapporteerd en zijn de meeste liganden duur, moeilijk te bereiden en vochtgevoelig. Voor dit werk worden gesynthetiseerde kopernanodeeltjes gebruikt voor ligand-vrije Ullmann-koppeling van difenylether. Verschillende kleurstoffen en giftige organische verbindingen en pesticiden aanwezig in industriële afvalstoffen zijn zeer schadelijk voor het milieu en levende organismen. Kopernanodeeltjes worden gebruikt voor afbraak van verschillende kleurstoffen zoals methylene blauw [73], afbraak van atrazine [86] en reductie van 4-nitrofenol [76].

Onder de antimicrobiële agenten zijn koperverbindingen algemeen gebruikt in landbouw als onkruiddoders [105], algiciden [106], fungiciden [107] en pesticiden alsook in dierhouderij als desinfectant [108] (getoond in Tabel 4). De biogene kopernanodeeltjes toonden krachtige antibacteriële activiteit tegen gram-positieve en gram-negatieve pathogenen zoals Pseudomonas aeruginosa (MTCC 424), Micrococcus luteus (MTCC 1809), Enterobacter aerogenes (MTCC 2832) [57], Salmonella enterica (MTCC 1253), Rhizoctonia solani, Xanthomonas axonopodis pv. citri, Xanthomonas axonopodis pv. punicea [58], Escherichia coli (ATCC 14948) [62], Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Bacillus subtilis (ATCC 6633), Pediococcus acidilactici [69] en Klebsiella pneumoniae (MTCC 4030). In antifungale activiteit worden kopernanodeeltjes gebruikt tegen Alterneria carthami, Colletotrichum gloeosporioides, Colletotrichum lindemuthianum, Drechslera sorghicola, Fusarium oxysporum f.sp. carthami, Rhizopus stolonifer, Fusarium oxysporum f.sp. ciceris, Macrophomina phaseolina, Fusarium oxysporum f.sp. udum, Rhizoctonia bataticola [58], Candida albicans, Curvularia, Aspergillus niger en Trichophyton simii [67]. In cytotoxiciteit worden kopernanodeeltjes gebruikt voor een studie op HeLa, A549, MCF7, MOLT4 en BHK21 cellijnen (kankertumoren) [60, 104].

Hypothetisch mechanisme van antimicrobiële activiteit

Het werd waargenomen dat CuNPs een uitstekende antimicrobiële activiteit hebben en slechts beperkte rapporten presenteerden het mechanisme van de antibacteriële activiteit van kopernanodeeltjes in de literatuur, maar deze mechanismen waren hypothetisch. Het werd waargenomen dat bacteriën en enzymen/eiwitten vernietigd werden door de interactie van CuNPs met –SH (sulfhydryl) groep [109, 110]. Het werd ook gerapporteerd dat de helische structuur van DNA-moleculen verstoord wordt door de interactie van CuNPs [111]. De interactie van CuNPs met de celmembraan van bacteriën verlaagde het transmembraan electrochemische potentieel, en door de afname in transmembraan electrochemische potentieel, beïnvloedde het de membraanintegriteit [112]. Er werd aangenomen dat metaal NPs hun respectieve metaalionnen vrijgeven. Kopernanodeeltjes en koperionnen accumuleren op het celoppervlak van de bacteriën en vormen putjes in de membraan, wat lekkage van het cellulaire component uit de cel en binnen in de cel veroorzaakt, wat oxidatieve stress veroorzaakt wat leidt tot celdood [112,113,114]. Een hypothetisch mechanisme van antibacteriële activiteit dat de bovenstaande mogelijkheden vertegenwoordigt, wordt getoond in Fig. 6.

Katalytische activiteit voor reductie van 4-nitrofenol

4-Nitrofenol (4-NP) wat meestal gevonden wordt in landbouwafvalwater en industriële producten is gevaarlijk en niet milieuvriendelijk. Hydrgenering of reductie van 4-NP, wat omgezet wordt in 4-aminofenol (4-AP), vindt plaats in de aanwezigheid van CuNPs. CuNPs kunnen de reactie katalyseren om de kinetische barrière te overwinnen door elektronenoverdracht van de donor borhydriedionnen naar de acceptor 4-NP te assisteren.

Katalytische activiteit van de gesynthetiseerde CuNPs is bestudeerd in de reductie van 4-nitrofenol in waterig medium bij kamertemperatuur in de aanwezigheid van waterige oplossing van natriumborhydried [56]. De reductie van 4-NP door gebruik van CuNPs is een eenvoudig en milieuvriendelijk proces. Katalytische efficiëntie van CuNPs voor de reductie van 4-NP werd onderzocht door gebruik te maken van een UV-vis spectrometer. Het werd waargenomen dat de maximale absorptiepiek voor 4-NP in waterig medium was bij 317 nm en de adsorptiepiek verschoven naar 403 nm door toevoeging van natriumborhydried door de vorming van 4-nitrofenolaat ionnen. Een piek bij 403 nm bleef onveranderd zelfs na 2 dagen, wat aangeeft dat de reductie van 4-NP niet kan plaatsvinden in de afwezigheid van een katalysator. Na toevoeging van de CuNPs, verschoven de absorptiepiek van de oplossing naar 300 nm en de piek bij 403 nm verdween volledig wat de reductie van 4-NP tot 4-AP zonder enig bijproduct aangeeft. Een hypothetisch mechanisme voor de reductie van 4-NP wordt getoond in Fig. 7. In het mechanisme zijn 4-NP en natriumborhydried aanwezig in de oplossing in de vorm van ionnen. De protonen van het borhydriedion adsorberen op het oppervlak van de kopernanodeeltjes en BO₂ geproduceerd. 4-Nitrofenolaat ionnen adsorberen ook op het oppervlak van de CuNPs. Vanwege de adsorptie van zowel protonen als 4-nitrofenolaat ion, overwinnen CuNPs de kinetische barrière van reactanten en 4-nitrofenolaat ion wordt omgezet in 4-aminofenolaat ion. Na conversie vindt desorptie van het 4-aminofenolaat ion plaats en wordt het omgezet in 4-aminofenol.

Conclusies

Dit artikel heeft recente informatie van biologische methoden gebruikt voor de synthese van kopernanodeeltjes (CuNPs) met verschillende planten beoordeeld en samengevat. Groene synthese van CuNPs is voorgesteld als een waardevol alternatief voor fysieke en chemische methoden met lage cytotoxiciteit, economische vooruitzichten, milieuvriendelijk, verbeterde biocompatibiliteit, haalbaarheid, en hoge antioxidatieve activiteit en hoge antimicrobiële activiteit van CuNPs. Het mechanisme van biosynthese van NPs is nog onbekend, en meer onderzoek moet gericht zijn op het mechanisme van vorming van nanodeeltjes en begrip van de rol van fytochemicaliën in de vorming van NPs. Dit overzicht geeft data van planten gebruikt in de synthese van kopernanodeeltjes, syntheseprocedure en de reactieparameters die de eigenschappen van gesynthetiseerde CuNPs beïnvloeden. Een fytochemische screeninganalyse is een chemische analyse gebruikt om de fytochemicaliën te identificeren zoals detectie van koolhydraten, tanninen, saponinen, flavonoïden, alkaloïden, anthrachinoonen en anthocyanosiden in verschillende planten. Het mechanisme van reductie van koperion door quercetine en stabilisatie van kopernanodeeltjes door santine wordt in dit artikel beschreven. Karakterisatietechnieken gebruikt in de literatuur voor kopernanodeeltjes zijn UV-vis, FTIR, XRD, SEM, FESEM, TEM, PSA, MZS, EDX, NTA, SAXS, XRR, XRF, XPS, BET, SAED en AFM. Kopernanodeeltjes vertonen katalytische activiteit, antibacteriële activiteit, cytotoxiciteit of antikankeractiviteit, antioxidatieve activiteit en antifungale activiteit in verschillende toepassingen. Hypothetische mechanismen van antimicrobiële activiteit en reductie van 4-nitrofenol met diagrammen worden in dit artikel getoond.

CuNPs met verschillende structurele eigenschappen en effectieve biologische effecten kunnen geproduceerd worden met nieuwe groene protocollen in de komende dagen. De controle over deeltjesgrootte en, omgekeerd, de grootte-afhankelijke eigenschappen van CuNPs zullen nieuwe deuren van hun toepassingen openen. Deze studie biedt een overzicht van synthese van CuNP door gebruik van plantenextract, microbiele extract en natuurlijk voorkomende biomoleculen. Hoewel al deze groene protocollen voor CuNP-synthese hun eigen voordelen en beperkingen hebben, is het gebruik van plantenextract als reductant meer voordeelrijk vergeleken met het gebruik van microbiele extract vanwege de snelle productiesnelheid van nanodeeltjes met de eerstgenoemde groene reductant.