DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-85264-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39994261
تاريخ النشر: 2025-02-24
المؤلف: Arun Khajuria وآخرون
الموضوع الرئيسي: الجسيمات النانوية: التركيب والتطبيقات
نظرة عامة
تقدم الدراسة طريقة تخليق صديقة للبيئة لجزيئات أكسيد الزنك النانوية (ZnO NPs) باستخدام مستخلص الأوراق من *Mallotus philippinensis* واثنين من سوائل الزنك: خلات الزنك ونترات الزنك. تم مراقبة عملية التخليق، التي أجريت في درجة حرارة الغرفة والضغط، من خلال مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، بينما تم توصيف الجزيئات النانوية الناتجة باستخدام مطيافية تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء (FTIR)، حيود الأشعة السينية (XRD)، مجهر الإلكترون الناقل (TEM)، ومطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية (UV-Vis). أكدت تحليلات XRD الهيكل البلوري لجزيئات النانو، مع أحجام بلورية متوسطة تبلغ 21 نانومتر لنترات الزنك و28 نانومتر لخلات الزنك. أشارت نتائج FTIR إلى وجود مركبات بوليفينولية على أسطح الجزيئات النانوية، والتي من المحتمل أن تعمل كعوامل مختزلة ومغلفة.
أظهرت جزيئات ZnO NPs المُصنّعة نشاطًا مضادًا للأكسدة كبيرًا، مع قيم IC50 تبلغ 65.31 ميكروغرام/مل لتلك المشتقة من نترات الزنك و66.87 ميكروغرام/مل لتلك المشتقة من خلات الزنك. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الجزيئات النانوية خصائص مضادة للبكتيريا ملحوظة ضد سلالات بكتيرية مختلفة، بما في ذلك *Klebsiella pneumoniae*، *Staphylococcus aureus*، *Escherichia coli*، و*Streptococcus pneumoniae*، مع تسجيل أعلى نشاط مضاد للبكتيريا ضد *S. pneumoniae* (منطقة التثبيط: 14.97 ± 0.38 مم). تؤكد هذه النتائج على إمكانية استخدام مستخلص أوراق *M. philippinensis* كعامل فعال لتخليق ZnO NPs، والتي قد تكون بدائل آمنة ومستقرة للمواد الاصطناعية في التطبيقات الطبية والبيئية.
نقاش
في هذه الدراسة، تم التحقيق في التركيب الكيميائي النباتي والأنشطة البيولوجية لمستخلص الإيثانول من أوراق *M. philippinensis*، جنبًا إلى جنب مع التصنيع الحيوي وتوصيف جزيئات أكسيد الزنك النانوية (ZnO NPs) باستخدام هذا المستخلص. كشفت الفحوصات الكيميائية النباتية عن وجود مركبات نشطة حيويًا متنوعة، بما في ذلك القلويات، الفلافونويدات، الستيرويدات، الصابونين، والفينولات، المعروفة بخصائصها المضادة للأكسدة والمضادة للبكتيريا. تم تحقيق تخليق ZnO NPs عن طريق خلط مستخلص النبات مع خلات الزنك ونترات الزنك، تلاها توصيف باستخدام مطيافية UV-Vis، حيود الأشعة السينية (XRD)، ومجهر الإلكترون الناقل (TEM). أشارت النتائج إلى تكوين ناجح لجزيئات ZnO NPs، مع خصائص بصرية مميزة وهيكل وورتزيت سداسي تم تأكيده من خلال تحليل XRD.
تم تقييم نشاط مضادات الأكسدة لجزيئات ZnO NPs المُصنّعة باستخدام اختبار التقاط الجذور الحرة DPPH، مما يدل على إمكانيات مضادة للأكسدة كبيرة، خاصة للجزيئات النانوية المُصنّعة باستخدام نترات الزنك، والتي أظهرت قيمة IC50 أقل مقارنة بتلك المصنوعة من خلات الزنك. علاوة على ذلك، تم تقييم فعالية ZnO NPs المضادة للبكتيريا ضد كل من البكتيريا إيجابية الجرام وسلبية الجرام، مع إظهار مناطق تثبيط ملحوظة، خاصة ضد *S. pneumoniae*. تشير النتائج إلى أن المركبات النشطة حيويًا في *M. philippinensis* لا تسهل فقط تخليق ZnO NPs ولكن تعزز أيضًا أنشطتها المضادة للأكسدة والمضادة للبكتيريا، مما يبرز التطبيقات المحتملة لهذه الجزيئات النانوية في المجالات الطبية.
القيود
تتركز قيود الدراسة بشكل أساسي على نطاق طرقها التجريبية. تم تقييم نشاط مضادات الأكسدة حصريًا باستخدام طريقة التقاط الجذور الحرة DPPH (2،2-diphenyl-1-picrylhydrazyl)، والتي قد لا توفر تقييمًا شاملاً للإمكانات المضادة للأكسدة عبر آليات مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، ركزت التحقيقات فقط على الأنشطة المضادة للبكتيريا، متجاهلة أي تقييم للخصائص المضادة للفطريات. قد يحد هذا التركيز الضيق من قابلية تطبيق النتائج في سياقات أوسع تتعلق بالإجهاد التأكسدي ومقاومة الميكروبات.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-85264-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39994261
Publication Date: 2025-02-24
Author(s): Arun Khajuria et al.
Primary Topic: Nanoparticles: synthesis and applications
Overview
The study presents a green synthesis method for zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) using leaf extract from *Mallotus philippinensis* and two zinc precursors: zinc acetate and zinc nitrate. The synthesis process, conducted at room temperature and pressure, was monitored through UV-visible spectroscopy, while the resulting nanoparticles were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy. XRD analysis confirmed the crystalline wurtzite structure of the nanoparticles, with average crystallite sizes of 21 nm for zinc nitrate and 28 nm for zinc acetate. FTIR results indicated the presence of polyphenolic compounds on the nanoparticle surfaces, which likely served as reducing and capping agents.
The synthesized ZnO NPs exhibited significant antioxidant activity, with IC50 values of 65.31 µg/ml for those derived from zinc nitrate and 66.87 µg/ml for those from zinc acetate. Additionally, the nanoparticles demonstrated notable antibacterial properties against various bacterial strains, including *Klebsiella pneumoniae*, *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli*, and *Streptococcus pneumoniae*, with the highest antibacterial activity recorded against *S. pneumoniae* (zone of inhibition: 14.97 ± 0.38 mm). These findings underscore the potential of *M. philippinensis* leaf extract as an effective agent for the biosynthesis of ZnO NPs, which may serve as safe and stable alternatives to synthetic substances in biomedical and environmental applications.
Discussion
In this study, the phytochemical composition and biological activities of the ethanolic extract from *M. philippinensis* leaves were investigated, alongside the biofabrication and characterization of zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) using this extract. The phytochemical screening revealed the presence of various bioactive compounds, including alkaloids, flavonoids, steroids, saponins, and phenols, which are known for their antioxidant and antibacterial properties. The synthesis of ZnO NPs was achieved by mixing the plant extract with zinc acetate and zinc nitrate, followed by characterization using UV-Vis spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM). The results indicated successful formation of ZnO NPs, with distinct optical properties and a hexagonal wurtzite structure confirmed by XRD analysis.
The antioxidant activity of the synthesized ZnO NPs was evaluated using the DPPH radical scavenging assay, demonstrating significant antioxidant potential, particularly for nanoparticles synthesized with zinc nitrate, which exhibited a lower IC50 value compared to those made with zinc acetate. Furthermore, the antibacterial efficacy of the ZnO NPs was assessed against both Gram-positive and Gram-negative bacteria, showing notable inhibition zones, particularly against *S. pneumoniae*. The findings suggest that the bioactive compounds in *M. philippinensis* not only facilitate the synthesis of ZnO NPs but also enhance their antioxidant and antibacterial activities, highlighting the potential applications of these nanoparticles in biomedical fields.
Limitations
The study’s limitations are primarily centered on the scope of its experimental methods. Antioxidant activity was exclusively assessed using the DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) free radical scavenging method, which may not provide a comprehensive evaluation of antioxidant potential across different mechanisms. Additionally, the investigation focused solely on antibacterial activities, omitting any assessment of antifungal properties. This narrow focus may limit the applicability of the findings to broader contexts involving oxidative stress and microbial resistance.