Groene Synthese van Goud Nanodeeltjes met Mimosa tenuiflora Schors Extract: Cytotoxiciteit, Cellulaire Opname en Katalytische Afbraak van Methylene Blue

Samenvatting

Goud nanodeeltjes (AuNPs) geproduceerd via plant-gebaseerde groene chemie bieden brede biomedische perspectieven. Hier rapporteren we AuNPs gesynthetiseerd uit Mimosa tenuiflora schors extract (Mt) onder gecontroleerde precursor concentraties. Mt werd geëxtraheerd in ethanol-water, en de antioxidant activiteit werd gekwantificeerd door DPPH en totale polyfenol assays. De resulterende AuMt colloïden vertoonden diverse morfologieën (20–200 nm) en werden gekarakteriseerd door TEM, XRD, UV-Vis, FTIR, en XPS. AuMt vertoonde katalytische activiteit in de reductie van methylene blue (MB) door NaBH₄, met de kleinste deeltjes (AuMt1) die een afbraaksnelheidsconstante van 8,24 × 10⁻³ s⁻¹ en 50% MB verwijdering in 190 s vertoonden. Cytotoxiciteitsstudies op humane navelstreng endotheliale cellen (HUVEC) onthulden matige effecten na 24–48 uur, zonder een duidelijke dosis-respons. Confocal microscopie demonstreerde cytoplasmatische lokalisatie van AuMt1 en perikern accumulatie van AuMt2, wat efficiënte cellulaire internalisatie zonder kernpenetratie aangeeft. Deze bevindingen positioneren AuMt als veelbelovende nanodragers en katalytische agenten in groene nanomedicine.

Inleiding

One-pot, plant-gemedieerde synthese van metallische nanomaterialen is een milieu-vriendelijke alternatief voor conventionele routes, het benutten van bio-reducerende en capping agenten aanwezig in plantenextracten. Mimosa tenuiflora schors is rijk aan gecondenseerde tannines, flavonoïden, saponines, alkaloïden, en zetmeel, die allemaal Au³⁺ kunnen reduceren tot Au⁰ en de resulterende nanodeeltjes stabiliseren. Eerdere studies hebben Mt extracten benut voor antibacteriële, antiprotozoale, en huid-regeneratieve toepassingen, wat de antioxidant potentieel en polyfenolische inhoud benadrukt. De oppervlakte-plasmon-resonantie (SPR) van AuNPs is gevoelig voor deeltjesgrootte, vorm, en de chemische aard van de omringende stabiliserende moleculen, wat zowel optische als katalytische eigenschappen beïnvloedt. Groene-gesynthetiseerde AuNPs zijn toegepast op milieuremediëring, inclusief kleurstofafbraak, en als probes voor metaaliondetectie of theranostiek. Het huidige werk evalueert AuNPs geproduceerd uit Mt schors extract, beoordelend hun fysico-chemische kenmerken, cytotoxiciteit in HUVEC cellen, cellulaire opname, en katalytische efficiëntie in MB afbraak.

Materialen en Methodes

Materialen en Extract Bereiding

15 g Mt schors werd gemacererd in 70 mL ethanol (99%) en 30 mL ultrazuiver water (18 MΩ) gedurende 15 dagen bij kamertemperatuur. Het filtraat werd verzameld, gecentrifugeerd (14.000 rpm, 1 uur), en vriesgedroogd voor antioxidant assays. De Mt extract concentratie werd bepaald op 32,5 mg mL⁻¹ via een calibratiekromme. Goud precursor oplossingen van 5,3 mM (AuMt1) en 2,6 mM (AuMt2) werden bereid in ultrazuiver water. In elke synthese werden 1,6 mL Mt extract en de goudoplossing gemengd in een 50 mL buis, gevortexed bij 3000 rpm gedurende 10 s, en de resulterende kleurverandering bevestigde AuNP vorming. De colloïden werden gezuiverd door herhaalde centrifugatie (14.000 rpm, 1 uur) en heropgelost in ethanol, gevolgd door sonicatie en een finale droog-hittestap bij 40 °C om AuMt nancomposieten te verkrijgen.

Karakterisering Technieken

UV-Vis spectra (200–400 nm voor extract; 250–875 nm voor AuMt) werden opgenomen op een Perkin-Elmer Lambda 40. SPR kinetiek werd gemonitord bij 550–560 nm. DPPH (300 µM) en totale polyfenol (Folin-Ciocalteu) assays kwantificeerden antioxidant capaciteit, uitgedrukt als % scavenging en galluszuur equivalenten, respectievelijk. Zeta-potentiaal en dynamische lichtverstrooiing (DLS) werden gemeten op een Malvern Zetasizer. FTIR-spectra (4500–500 cm⁻¹) en XPS (Au 4f, C 1s, O 1s) leverden inzicht in oppervlaktechemie. TEM (JEOL 2010F, 200 keV) en HRTEM beoordeelden morfologie en roosterafstanden; EDS bevestigde elementaire samenstelling. Celopname werd gevisualiseerd via confocal laserscanning microscopie (CLSM, Zeiss LSM 800) met 640 nm excitatie. Cytotoxiciteit werd gemeten door MTT-assay op HUVEC cellen (DMEM + 10% FBS, 37 °C, 5% CO₂) bij concentraties 25–200 µg mL⁻¹ gedurende 24 en 48 uur. Live/Dead kleuring (calceïne/ethidium homodimer) complementeerde levensvatbaarheidsdata.

Katalytische Afbraak van Methylene Blue

MB (3,33 × 10⁻⁵ M) werd gereduceerd door NaBH₄ (100 mM) in de aanwezigheid van 90 µL AuMt (2 mg mL⁻¹). UV-Vis monitoring bij 660 nm leverde afbraakpercentages (%D). De snelheidsconstante K werd afgeleid van de Langmuir-Hinshelwood lineaire plot van ln(A/A₀) vs. tijd.

Resultaten en Discussie

Synthese en Antioxidant Karakterisering

Het Mt extract vertoonde een prominente UV-Vis piek bij 280 nm, indicatief voor polyfenolen. DPPH inhibitie bereikte 50% bij 12,5 µg mL⁻¹, vergelijkbaar met vitamine C en catechines. Totale polyfenolinhoud was 425 mg g⁻¹ galluszuur equivalenten, wat de extract's reducerende capaciteit bevestigt.

AuNP Morfologie en Grootteverdeling

TEM-afbeeldingen onthulden AuMt1 deeltjes gemiddeld 40 nm met diverse vormen, terwijl AuMt2 deeltjes gemiddeld 150 nm waren en meer sferisch. DLS-metingen in water leverden hydrodynamische diameters van 38 nm (AuMt1) en 150 nm (AuMt2), met negatieve zeta-potentialen (≤ −30 mV) die colloïdale stabiliteit begunstigen. In s-DMEM behielden beide systemen stabiliteit (ζ ≈ −25 mV) maar vertoonden bescheiden grootte toenames door proteïne corona vorming (AuMt1: +34 nm; AuMt2: +43 nm).

Oppervlaktechemie

FTIR-spectra toonden karakteristieke O-H strekking (≈ 3250 cm⁻¹) en C=O/C-O trillingen (≈ 1705 cm⁻¹) voor beide AuMt monsters, wat adsorptie van tannines en flavonoïden bevestigt. XPS-analyse wijst complete reductie van Au³⁺ naar Au⁰ (Au 4f₇/₂ bij 84,9 eV). De C 1s spectra toonden C=O, C-O, en C-C bijdragen, met AuMt2 een hogere C-O fractie vertoonend, consistent met grotere oppervlakte-oxidatie van fenolische groepen tijdens synthese.

Cytotoxiciteit en Cellulaire Opname

MTT-assays toonden een matige daling in levensvatbaarheid (10–30%) na 24–48 uur voor concentraties ≥ 50 µg mL⁻¹, zonder een duidelijke dosis-afhankelijke trend. Live/Dead kleuring bevestigde hoge cel levensvatbaarheid bij 50 µg mL⁻¹. CLSM onthulde cytoplasmatische dispersie van AuMt1 en perikern lokalisatie van AuMt2 na 24 uur; 3-D reconstructies bevestigten afwezigheid van kernpenetratie, wat minimale genotoxiciteit suggereert. Kwantitatieve fluorescentie-intensiteit wees op een ~3:1 opnameverhouding voor AuMt1 ten opzichte van AuMt2, toeschrijfbaar aan kleinere grootte, hoger zeta-potentiaal, en dunner proteïne corona.

Katalytische Prestaties

AuMt1 bereikte 50% MB afbraak in 190 s met een snelheidsconstante K = 8,24 × 10⁻³ s⁻¹, wat AuMt2 (K = 3,54 × 10⁻³ s⁻¹) overtreft. De grootte-afhankelijke activiteit komt overeen met verhoogd oppervlak van kleinere nanodeeltjes.

Conclusies

We demonstreren een schaalbare, kamertemperatuur groene synthese van AuNPs met Mimosa tenuiflora schors extract. Door de precursor/extract verhouding af te stemmen, kan de deeltjesgrootte precies gecontroleerd worden. AuMt nanodeeltjes vertonen gunstige colloïdale stabiliteit, matige cytotoxiciteit, efficiënte cellulaire opname zonder kernintrusie, en robuuste katalytische afbraak van methylene blue. Hun intrinsieke fluorescentie bij lage excitatievermogen versterkt hun potentieel als fluorescente probes en drug delivery voertuigen. Toekomstig werk zal zich richten op toxiciteitsvermindering door oppervlakte-engineering en het verkennen van biomedische toepassingen.