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利用木霉菌提取物绿色合成ZnO纳米颗粒及其生物应用

期刊:artificial cells, nanomedicine, and biotechnologyDOI:10.1080/21691401.2023.2232654

这篇文档属于类型a,即报告了一项单一原创研究的学术论文。以下是对该研究的详细报告:

作者及研究机构

该研究由Lavanya Nehru、Gayathri Devi Kandasamy、Vanaraj Sekar、Mohammed Ali Alshehri、Chellasamy Panneerselvam、Abdulrahman Alasmari和Preethi Kathirvel共同完成。研究团队分别来自印度Bharathiar University微生物生物技术系、沙特阿拉伯Tabuk大学生物系以及Tabuk大学科学学院基因组与生物技术单位。该研究于2023年7月11日在线发表在《Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology》期刊上。

学术背景

该研究的主要科学领域是纳米科学和纳米技术,特别是通过绿色合成方法制备纳米颗粒及其在生物医学中的应用。纳米颗粒因其独特的物理化学性质,在生物技术和生物医学领域具有广泛的应用前景。然而,传统的物理和化学合成方法通常需要极端条件,且对环境有害。因此,研究者们转向了绿色纳米技术,利用生物方法合成纳米颗粒,以减少对环境的负面影响。

该研究的背景知识包括纳米颗粒的特性(如表面形态、量子尺寸、晶体结构等)以及绿色合成的优势(如环保、低成本、易于规模化等)。研究的目标是通过内共生真菌Xylaria arbuscula的提取物绿色合成氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs),并评估其在抗菌、抗氧化、抗炎、抗糖尿病、细胞毒性和伤口愈合等方面的生物活性。

研究流程

该研究包括以下几个主要步骤:

  1. 真菌提取物制备:从Blumea axillaris植物中分离出内共生真菌Xylaria arbuscula,并在麦芽提取物培养基中培养5天。培养后的真菌生物质通过过滤和离心获得细胞游离滤液,用于后续的ZnO-NPs合成。

  2. ZnO-NPs的绿色合成:将真菌滤液与醋酸锌溶液混合,在pH 9的条件下孵育72小时,形成白色沉淀物。沉淀物经过洗涤、干燥和煅烧后,得到ZnO-NPs粉末。

  3. 纳米颗粒表征:通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、动态光散射(DLS)、能量色散X射线光谱(EDX)和Zeta电位分析等多种技术对合成的ZnO-NPs进行表征。结果显示,ZnO-NPs具有六方晶系结构,平均尺寸为116 nm,表面Zeta电位为正值,表明其具有较高的稳定性。

  4. 生物活性评估

    • 抗菌活性:通过琼脂扩散法评估ZnO-NPs对多种细菌(如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等)和真菌(如白色念珠菌、黑曲霉)的抑制效果。结果显示,ZnO-NPs在100 mg/mL浓度下对大肠杆菌的抑制效果最佳。
    • 抗氧化活性:通过DPPH自由基清除实验评估ZnO-NPs的抗氧化能力。结果显示,ZnO-NPs在500 mg/mL浓度下的自由基清除率为83.99%。
    • 抗糖尿病活性:通过α-淀粉酶抑制实验评估ZnO-NPs的抗糖尿病潜力。结果显示,ZnO-NPs在500 mg/mL浓度下的抑制率为97.78%。
    • 抗炎活性:通过白蛋白变性抑制实验评估ZnO-NPs的抗炎效果。结果显示,ZnO-NPs在500 mg/mL浓度下的蛋白变性抑制率为96.77%。
    • 细胞毒性:通过MTT实验评估ZnO-NPs对L929细胞系的细胞毒性。结果显示,ZnO-NPs在100 mg/mL浓度下的细胞存活率为79%。
    • 伤口愈合活性:通过体外伤口划痕实验评估ZnO-NPs的伤口愈合潜力。结果显示,ZnO-NPs在100 mg/mL浓度下24小时后的伤口愈合率为95.37%。
    • 光催化活性:通过光催化降解亚甲基蓝染料实验评估ZnO-NPs的光催化性能。结果显示,ZnO-NPs在240分钟内的染料降解率为98.06%。

主要结果

该研究的主要结果包括: - 成功通过Xylaria arbuscula真菌提取物绿色合成了ZnO-NPs,并对其进行了详细的表征。 - ZnO-NPs在抗菌、抗氧化、抗炎、抗糖尿病、细胞毒性和伤口愈合等方面表现出显著的生物活性。 - ZnO-NPs在光催化降解亚甲基蓝染料方面也表现出优异的性能。

结论

该研究通过绿色合成方法成功制备了ZnO-NPs,并证明其在生物医学和环境保护方面具有广泛的应用潜力。ZnO-NPs的抗菌、抗氧化、抗炎、抗糖尿病、细胞毒性和伤口愈合等生物活性使其成为未来生物医学应用的有力候选者。此外,ZnO-NPs在光催化降解染料方面的优异性能也为其在环境治理中的应用提供了可能性。

研究亮点

该研究的亮点包括: - 首次利用Xylaria arbuscula真菌提取物绿色合成ZnO-NPs,并对其进行了全面的表征和生物活性评估。 - ZnO-NPs在多种生物活性测试中表现出优异的性能,特别是在抗菌、抗氧化和光催化降解染料方面。 - 该研究为绿色合成纳米颗粒在生物医学和环境保护中的应用提供了新的思路和方法。

其他有价值的内容

该研究还提供了详细的实验方法和数据分析,为其他研究者提供了可重复的实验流程和结果验证。此外,研究团队还探讨了ZnO-NPs的生物活性机制,为进一步研究提供了理论基础。

通过这项研究,研究者们不仅展示了绿色合成纳米颗粒的潜力,还为未来的生物医学和环境应用提供了新的研究方向。

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