DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-41224-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41771988
تاريخ النشر: 2026-03-02
المؤلف: Imdadul Haque Sharif وآخرون
الموضوع الرئيسي: الجسيمات النانوية: التركيب والتطبيقات
نظرة عامة
نجحت الأبحاث في تخليق جزيئات الفضة النانوية (Ag NPs) باستخدام طريقة خضراء تتضمن مستخلص أوراق *Eichhornia crassipes*. تم التحقق من التخليق من خلال مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية وتحليل FTIR، حيث تم تحديد نسبة 1:2 من المستخلص إلى نترات الفضة (AgNO₃) كأفضل نسبة. أظهرت جزيئات الفضة النانوية التي تم تخليقها تأثيرات مضادة للبكتيريا ملحوظة ضد عزلات *Escherichia coli* المقاومة للأدوية المتعددة وعملية مضادة للفطريات ملحوظة ضد *Fusarium oxysporum*، مع وجود علاقة واضحة بين تركيز الجزيئات النانوية وتثبيط الميكروبات.
تشير هذه النتائج إلى أن *E. crassipes* هو مصدر واعد وفعال من حيث التكلفة ومستدام بيئيًا للإنتاج على نطاق واسع لجزيئات الفضة النانوية النشطة بيولوجيًا. تدعو الدراسة إلى مزيد من الأبحاث، بما في ذلك تقنيات التوصيف التفصيلية مثل SEM وTEM وXRD وDLS وتحليل الجهد زتا، بالإضافة إلى تقييمات السمية في الجسم الحي والتحقيقات في آليات العمل وخصائص مكافحة السرطان وتأثيرات الأنواع التفاعلية للأكسجين (ROS)، لتحسين عملية التخليق لتطبيقات مضادة للميكروبات المحتملة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث أهمية تكنولوجيا النانو، لا سيما في معالجة المواد على المستوى الذري، مع التركيز على جزيئات النانو المعدنية، وخاصة جزيئات الفضة النانوية (Ag NPs). تتميز هذه الجزيئات بخصائص فيزيائية كيميائية مميزة، مثل السلوك البصري الإلكتروني والحراري المحسن، وكفاءة تحفيزية عالية، ونسبة سطح إلى حجم ملائمة، يمكن تعديلها من خلال شكلها وبلورتها.
يمكن تحقيق تخليق جزيئات الفضة النانوية من خلال طرق مختلفة، بما في ذلك الطرق الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. ومع ذلك، غالبًا ما تقدم الطرق الفيزيائية والكيميائية التقليدية تحديات مثل أوقات التحضير الطويلة، والتكاليف العالية، ودرجات الحرارة والضغوط المرتفعة، واستهلاك الطاقة الكبير، والمخاوف البيئية. بينما تنتج الطرق الفيزيائية مثل ترسيب الغاز والليزر جزيئات نانوية عالية النقاء، إلا أنها عادة ما تنتج أحجامًا أكبر مقارنة بالطرق الكيميائية أو البيولوجية. يتضمن التخليق الكيميائي عوامل مختزلة لتحويل Ag⁺ إلى Ag⁰، ولكن هذا يمكن أن يؤدي إلى مشاكل في التوافق الحيوي التي قد تؤثر سلبًا على صحة الإنسان والبيئة. وبالتالي، تؤكد المقدمة على ضرورة تطوير طرق تخليق أكثر أمانًا واستدامة لجزيئات الفضة النانوية، لا سيما من خلال التقنيات البيولوجية.
طرق
في هذه الدراسة، استخدم الباحثون أوراق ناضجة خالية من الأمراض من *Eichhornia crassipes* كمادة نباتية أساسية لتخليق جزيئات الفضة النانوية. كانت جميع المواد الكيميائية، بما في ذلك الإيثانول (ميرك، ألمانيا)، كلوريد الصوديوم (NaCl)، ونترات الفضة (AgNO₃) (نقاء 99.99% من سيغما، ألمانيا)، من الدرجة التحليلية لضمان موثوقية الفحوصات الكيميائية الحيوية وعمليات التعقيم. تم إعداد وسائط الثقافة، وخاصة أجار ماكونكي، لدعم نمو البكتيريا، وتم استخدام أدوات مختبرية متنوعة مثل أنابيب فالكون، وأنابيب إيبندورف، وحلقات التلقيح للتعامل مع العينات.
للحفاظ على ظروف معقمة ومنع التلوث، تم إجراء جميع الإجراءات التجريبية في خزانة تدفق الهواء الطبقي مزودة بتدابير السلامة BSL-2. قبل توصيف جزيئات الفضة النانوية التي تم تخليقها، تم استخدام مطيافية الأشعة فوق البنفسجية. تم تعقيم الأسطح والأدوات باستخدام الضوء فوق البنفسجي، وتم تقييم نمو البكتيريا كميًا من خلال قياس منطقة التثبيط، تلاها تحليل إحصائي. تم إعداد مستخلص أوراق *Eichhornia crassipes* من مواد نباتية تم جمعها حديثًا وغسلها جيدًا، مع ضمان عدم إدخال أي إضافات كيميائية، وتم استخدام الماء المقطر والمزيل للأيونات طوال عملية التخليق للقضاء على الملوثات الأيونية.
نقاش
تستكشف الدراسة التخليق الأخضر لجزيئات الفضة النانوية (Ag NPs) باستخدام مستخلصات الأوراق من *Eichhornia crassipes*، وهو نبات وفير في بنغلاديش. تعتبر هذه الطريقة مفيدة نظرًا لفعاليتها من حيث التكلفة، واستدامتها البيئية، وتوافقها الحيوي مع المنتجات الثانوية الناتجة. تتضمن عملية التخليق تقليل أيونات الفضة من نترات الفضة (AgNO₃) التي تسهلها مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية النباتية الموجودة في مستخلص النبات، مثل الفلافونويدات والمركبات الفينولية. تم توصيف جزيئات الفضة النانوية التي تم تخليقها باستخدام مطيافية الأشعة فوق البنفسجية، مما أشار إلى نجاح تشكيل الجزيئات النانوية من خلال تغييرات ملحوظة في اللون وذروات معينة في الرنين السطحي (SPR). أكدت مطيافية تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء (FTIR) أيضًا وجود مجموعات وظيفية تثبت الجزيئات النانوية.
تم تقييم الفعالية المضادة للميكروبات لجزيئات الفضة النانوية التي تم تخليقها ضد مسببات الأمراض البولية المقاومة للأدوية المتعددة (MDR) المرتبطة بالتهابات المسالك البولية (UTIs). أظهرت النتائج نشاطًا مضادًا للبكتيريا ملحوظًا، خاصة عند تركيز 60 ميكروغرام/مل، مع ملاحظة أقوى تثبيط ضد السلالة المقاومة للأدوية MEBTN 6(EF). يبرز هذا إمكانيات جزيئات الفضة النانوية المشتقة من *Eichhornia crassipes* كبديل قابل للتطبيق لمكافحة العدوى البكتيرية المقاومة للمضادات الحيوية. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية استخدام مستخلصات النباتات في تخليق الجزيئات النانوية، مما يساهم في تطوير عوامل مضادة للميكروبات صديقة للبيئة وفعالة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-41224-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41771988
Publication Date: 2026-03-02
Author(s): Imdadul Haque Sharif et al.
Primary Topic: Nanoparticles: synthesis and applications
Overview
The research successfully synthesized silver nanoparticles (Ag NPs) using a green method involving the leaf extract of Eichhornia crassipes. The synthesis was validated through UV-vis spectroscopy and FTIR analysis, with a 1:2 ratio of extract to silver nitrate (AgNO₃) identified as optimal. The synthesized Ag NPs demonstrated significant antibacterial effects against multidrug-resistant Escherichia coli UTI isolates and notable antifungal activity against Fusarium oxysporum, exhibiting a clear dose-response relationship between nanoparticle concentration and microbial inhibition.
These findings suggest that E. crassipes is a promising, cost-effective, and environmentally sustainable source for the large-scale production of biologically active Ag NPs. The study advocates for further research, including detailed characterization techniques such as SEM, TEM, XRD, DLS, and Zeta potential analysis, as well as in vivo toxicity assessments and investigations into the mechanisms of action, anti-cancer properties, and reactive oxygen species (ROS)-related effects, to optimize the synthesis process for potential antimicrobial applications.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significance of nanotechnology, particularly in the manipulation of materials at the atomic scale, focusing on metal nanoparticles, especially silver nanoparticles (Ag NPs). These nanoparticles exhibit distinctive physicochemical properties, such as enhanced optoelectronic and thermal behavior, high catalytic efficiency, and a favorable surface-to-volume ratio, which can be tailored through their morphology and crystallinity.
The synthesis of Ag NPs can be achieved through various methods, including physical, chemical, and biological approaches. However, traditional physical and chemical methods often present challenges such as lengthy preparation times, high costs, elevated temperatures and pressures, significant energy consumption, and environmental concerns. While physical methods like gas-phase deposition and laser ablation yield high-purity nanoparticles, they typically produce larger sizes compared to chemical or biological methods. Chemical synthesis involves reducing agents to convert Ag⁺ to Ag⁰, but this can lead to biocompatibility issues that may adversely affect human health and the environment. Consequently, the introduction emphasizes the necessity for developing safer and more sustainable synthesis methods for Ag NPs, particularly through biological techniques.
Methods
In this study, the researchers utilized mature, disease-free foliage of *Eichhornia crassipes* as the primary plant material for synthesizing silver nanoparticles. All reagents, including ethanol (Merck, Germany), sodium chloride (NaCl), and silver nitrate (AgNO₃) (99.99% purity from Sigma, Germany), were of analytical grade to ensure the reliability of biochemical assays and sterilization processes. The culture media, specifically MacConkey agar, was prepared to support bacterial growth, and various laboratory tools such as Falcon tubes, Eppendorf tubes, and inoculating loops were employed for sample handling.
To maintain aseptic conditions and prevent contamination, all experimental procedures were conducted in a Laminar Air Flow cabinet equipped with BSL-2 safety measures. Prior to the characterization of the synthesized silver nanoparticles, UV-Spectroscopy and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) were utilized. The surfaces and instruments were sterilized using UV light, and bacterial growth was quantitatively assessed by measuring the zone of inhibition, followed by statistical analysis. The leaf extract of *Eichhornia crassipes* was prepared from freshly collected and thoroughly washed plant materials, ensuring no chemical additives were introduced, and double-distilled and deionized water were used throughout the synthesis to eliminate ionic contaminants.
Discussion
The study explores the green synthesis of silver nanoparticles (Ag NPs) using leaf extracts from *Eichhornia crassipes*, a plant abundant in Bangladesh. This method is advantageous due to its cost-effectiveness, environmental sustainability, and the biocompatibility of the resulting by-products. The synthesis process involves the reduction of silver ions from silver nitrate (AgNO₃) facilitated by various phytochemicals present in the plant extract, such as flavonoids and phenolic compounds. The synthesized Ag NPs were characterized using UV-visible spectroscopy, which indicated successful nanoparticle formation through observable color changes and specific Surface Plasmon Resonance (SPR) peaks. Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy further confirmed the presence of functional groups that stabilize the nanoparticles.
The antimicrobial efficacy of the synthesized Ag NPs was evaluated against multidrug-resistant (MDR) uropathogens associated with urinary tract infections (UTIs). The results demonstrated significant antibacterial activity, particularly at a concentration of 60 μg/ml, with the most effective inhibition observed against the MDR strain MEBTN 6(EF). This highlights the potential of *Eichhornia crassipes*-derived Ag NPs as a viable alternative for combating antibiotic-resistant bacterial infections. Overall, the findings underscore the importance of utilizing plant extracts in nanoparticle synthesis, contributing to the development of eco-friendly and effective antimicrobial agents.