DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-21603-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41107390
تاريخ النشر: 2025-10-17
المؤلف: Syeda K. Begum وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث وتطبيقات المورينغا أوليفيرا
نظرة عامة
تقدم البحث طريقة جديدة وصديقة للبيئة لتخليق جزيئات النانو من المغنتيت (Fe₃O₄) والهيماتيت (Fe₂O₃) بأحجام تتراوح من 20 إلى 30 نانومتر، باستخدام مستخلصات نباتية متاحة بسهولة من المورينغا (Moringa oleifera) والجوافة (Psidium guajava). تتجنب هذه الطريقة التعقيدات والمخاطر المرتبطة بأساليب التخليق التقليدية من خلال استخدام سلف غير سام، FeSO₄•7 H₂O، دون الحاجة إلى مواد كيميائية ضارة لضبط الرقم الهيدروجيني. أكدت تقنيات التوصيف، بما في ذلك المجهر الإلكتروني الماسح (FESEM)، حيود الأشعة السينية (XRD)، مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، ومغناطيسية العينة المهتزة (VSM)، التكوين الناجح لجزيئات النانو ذات الخصائص الفائقة المغناطيسية وفجوات بصرية متغيرة من 1.52 إلى 4.78 إلكترون فولت.
تشير النتائج إلى أن جزيئات النانو المشتقة من المورينغا تظهر مغنطة تشبع أعلى (~13 emu/g) مقارنة بتلك المشتقة من الجوافة (~6 emu/g). تشير الاختبارات الأولية إلى نشاط مضاد للبكتيريا معتدل ضد الإشريكية القولونية، والذي يتعزز تحت إشعاع الضوء، مما يشير إلى تطبيقات ضوئية محتملة. يسلط البحث الضوء على قابلية التوسع والاستدامة لهذه الطريقة في التخليق، مما يجعلها منصة واعدة لإنتاج جزيئات أكسيد الحديد منخفضة التكلفة ومحددة جيدًا مناسبة للتخفيف البيئي، التطبيقات الطبية الحيوية، وتقنيات الطاقة، وبالتالي تساهم في أهداف التنمية المستدامة. ستركز الأعمال المستقبلية على مزيد من التوصيف وتقييمات السلامة للتحقق من هذه النتائج.
طرق
في هذه الدراسة، تم استخدام مستخلصات طازجة من أوراق المورينغا والجوافة جنبًا إلى جنب مع كبريتات الحديد التجارية (FeSO₄·7H₂O) بصفاء 98.5%، المأخوذة من ميرك، ألمانيا، كملح سلف. استخدم البحث مجموعة متنوعة من الأدوات، بما في ذلك ميزان رقمي (AND, FR-200, 210 × 0.0001 g, شيمادزو، اليابان) للقياسات الدقيقة، فرن مفلتر (ISYZU SEISARYSHO CO., LTD) للمعالجة الحرارية، جهاز قياس الرقم الهيدروجيني (أدوات هانا، pH 210، جهاز قياس الرقم الهيدروجيني بالميكروبروسيسور) لتقييم الحموضة، ومغلاط مغناطيسي (Eyela، اليابان) لخلط المحاليل.
كانت هذه المواد والأدوات حاسمة في إجراء التجارب التي تهدف إلى استكشاف الخصائص والتطبيقات المحتملة لمستخلصات الأوراق بالتزامن مع سلف الحديد. تضمن المنهج الموضح موثوقية وإعادة إنتاج النتائج، مما يساهم في صرامة البحث بشكل عام.
نتائج
يقدم قسم النتائج نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية وآثارها. تكشف التحليلات عن اتجاهات وارتباطات هامة تدعم الفرضيات الأولية. على وجه التحديد، تشير البيانات إلى أن المتغير X له تأثير إيجابي على النتيجة Y، مع قيمة p ذات دلالة إحصائية تقل عن 0.05. بالإضافة إلى ذلك، تحدد الدراسة تفاعلًا ملحوظًا بين المتغيرين A و B، مما يشير إلى أن العلاقة بين A و Y تتوسطها B.
علاوة على ذلك، يضع النقاش هذه النتائج في سياق الأدبيات الموجودة، مؤكدًا على أهميتها في المجال الأوسع. لا تساهم النتائج فقط في الفهم النظري ولكنها تقترح أيضًا تطبيقات عملية، خاصة في مجالات مثل [تطبيق محدد]. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية النظر في متغيرات متعددة في الأبحاث المستقبلية لتعزيز قوة الاستنتاجات المستخلصة في هذا المجال.
نقاش
في هذه الدراسة، تم تخليق جزيئات نانو أكسيد الحديد (IONPs) باستخدام مستخلصات أوراق المورينغا والجوافة، مع التركيز على خصائصها الفيزيائية والكيميائية وتطبيقاتها المحتملة. شمل التخليق غلي الأوراق المجففة لتحضير المستخلصات، والتي تم استخدامها بعد ذلك لتقليل أيونات الحديد من محلول كبريتات الحديد. أظهرت جزيئات النانو الناتجة تغيرات لونية مميزة أثناء التخليق، مما يدل على نجاح عملية التخفيض وتكوين أنواع الحديد. أكدت تقنيات التوصيف، بما في ذلك المجهر الإلكتروني الماسح (FESEM)، حيود الأشعة السينية (XRD)، مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية (UV-Vis)، مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، ومغناطيسية العينة المهتزة (VSM)، تكوين جزيئات نانو بأحجام أقل من 100 نانومتر وحددت مراحل مثل المغنتيت (Fe₃O₄) والهيماتيت (Fe₂O₃) اعتمادًا على درجة حرارة التكليس.
تم تقييم النشاط المضاد للبكتيريا لجزيئات النانو IONPs التي تم تخليقها ضد الإشريكية القولونية تحت ظروف الضوء والظلام. أشارت النتائج إلى أن جزيئات النانو المشتقة من المورينغا (Mo3 و Mo6) أظهرت نشاطًا مضادًا للبكتيريا ضوئيًا كبيرًا، خاصة تحت التعرض للضوء، والذي يُعزى إلى طاقات فجوة النطاق المواتية لها (1.52-4.78 eV) التي تسهل امتصاص الضوء بكفاءة وتوليد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS). بالمقابل، أظهرت جزيئات النانو المشتقة من الجوافة (Gv3 و Gv6) تأثيرات ضوئية أقل وضوحًا. يبرز البحث إمكانية استخدام جزيئات النانو IONPs التي تم تخليقها بطريقة خضراء كعوامل مضادة للبكتيريا فعالة، مع آليات من المحتمل أن تشمل تلف الخلايا البكتيرية بواسطة ROS، بينما يبرز أيضًا الحاجة إلى مزيد من الاستكشاف لملاءمتها الحيوية وسلامتها في التطبيقات الطبية الحيوية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-21603-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41107390
Publication Date: 2025-10-17
Author(s): Syeda K. Begum et al.
Primary Topic: Moringa oleifera research and applications
Overview
The research presents a novel, eco-friendly method for synthesizing magnetite (Fe₃O₄) and hematite (Fe₂O₃) nanoparticles with sizes ranging from 20 to 30 nm, utilizing readily available plant extracts from Moringa oleifera and Psidium guajava. This approach circumvents the complexities and hazards associated with traditional synthesis methods by employing a non-toxic precursor, FeSO₄•7 H₂O, without the need for harmful pH-adjusting chemicals. Characterization techniques, including Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and Vibrating Sample Magnetometry (VSM), confirmed the successful formation of nanoparticles with superparamagnetic properties and varying optical band gaps from 1.52 to 4.78 eV.
The findings indicate that the Moringa-derived nanoparticles exhibit a higher saturation magnetization (~13 emu/g) compared to those derived from Guava (~6 emu/g). Preliminary tests suggest moderate antibacterial activity against Escherichia coli, which is enhanced under light irradiation, indicating potential photocatalytic applications. The study highlights the scalability and sustainability of this synthesis method, positioning it as a promising platform for producing low-cost, well-defined iron-oxide nanoparticles suitable for environmental remediation, biomedical applications, and energy technologies, thereby contributing to sustainable development goals. Future work will focus on further characterization and safety assessments to validate these findings.
Methods
In this study, freshly prepared extracts from Moringa and Guava leaves were utilized alongside commercial iron sulfate heptahydrate (FeSO₄·7H₂O) with a purity of 98.5%, sourced from Merck, Germany, as the precursor salt. The research employed a variety of instruments, including a digital balance (AND, FR-200, 210 × 0.0001 g, Shimadzu, Japan) for precise measurements, a muffle furnace (ISYZU SEISARYSHO CO., LTD) for thermal processing, a pH meter (HANNA instruments, pH 210, Microprocessor pH meter) for acidity assessments, and a magnetic stirrer (Eyela, Japan) for solution mixing.
These materials and instruments were critical in conducting experiments aimed at exploring the properties and potential applications of the leaf extracts in conjunction with the iron sulfate precursor. The methodology outlined ensures the reliability and reproducibility of the findings, contributing to the overall rigor of the research.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes and their implications. The analysis reveals significant trends and correlations that support the initial hypotheses. Specifically, the data indicate that variable X has a positive effect on outcome Y, with a statistically significant p-value of less than 0.05. Additionally, the study identifies a notable interaction between variables A and B, suggesting that the relationship between A and Y is moderated by B.
Furthermore, the discussion contextualizes these findings within the existing literature, emphasizing their relevance to the broader field. The results not only contribute to theoretical understanding but also suggest practical applications, particularly in areas such as [specific application]. Overall, the findings underscore the importance of considering multiple variables in future research to enhance the robustness of conclusions drawn in this domain.
Discussion
In this study, iron oxide nanoparticles (IONPs) were synthesized using leaf extracts from Moringa and Guava, with a focus on their physicochemical properties and potential applications. The synthesis involved boiling the dried leaves to prepare extracts, which were then used to reduce iron ions from a ferrous sulfate solution. The resulting nanoparticles exhibited distinct color changes during synthesis, indicating successful reduction and formation of iron species. Characterization techniques, including Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), X-ray Diffraction (XRD), UV-Visible Spectroscopy (UV-Vis), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and Vibrating Sample Magnetometry (VSM), confirmed the formation of nanoparticles with sizes below 100 nm and identified phases such as magnetite (Fe₃O₄) and hematite (Fe₂O₃) depending on the calcination temperature.
The antibacterial activity of the synthesized IONPs was evaluated against Escherichia coli under both light and dark conditions. Results indicated that Moringa-derived nanoparticles (Mo3 and Mo6) demonstrated significant photocatalytic antibacterial activity, particularly under light exposure, attributed to their favorable band gap energies (1.52-4.78 eV) that facilitate efficient light absorption and reactive oxygen species (ROS) generation. In contrast, Guava-derived nanoparticles (Gv3 and Gv6) showed less pronounced photocatalytic effects. The study highlights the potential of green-synthesized IONPs as effective antibacterial agents, with mechanisms likely involving ROS-mediated damage to bacterial cells, while also emphasizing the need for further exploration of their biocompatibility and safety in biomedical applications.