DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-10700-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40835861
تاريخ النشر: 2025-08-20
المؤلف: Hailemichael Tegenu Gebrie وآخرون
الموضوع الرئيسي: الجسيمات النانوية: التركيب والتطبيقات
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة التخليق الأخضر لجزيئات أكسيد النحاس النانوية (CuO NPs) باستخدام مستخلصات مائية من *P. zeylanica*، مع التأكيد على مزاياها مقارنة بالطرق التقليدية بسبب انخفاض السمية والأثر البيئي. تم توصيف جزيئات CuO NPs المُصنعة من خلال تقنيات متنوعة، بما في ذلك مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، حيود الأشعة السينية (XRD)، المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، والتحليل الحراري الوزني (TGA/DTA). ومن الجدير بالذكر أن مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية أظهرت قمم رنين بلازما السطح (SPR) عند 376 نانومتر، مما يؤكد تشكيل الجسيمات النانوية، بينما كشفت تحليل XRD عن مرحلة أحادية الميل بحجم بلوري متوسط يبلغ 25.15 نانومتر. حددت نتائج FTIR روابط Cu-O، وأكد تحليل SEM الشكل الكروي للجزيئات النانوية.
تم تقييم الفعالية المضادة للبكتيريا لجزيئات CuO NPs المُصنعة حيوياً ضد خمسة سلالات بكتيرية، مما كشف عن تثبيط كبير، خاصة ضد البكتيريا سالبة الجرام، مع قياسات مناطق التثبيط تصل إلى 20.30 مم لـ *Pseudomonas aeruginosa*. بالإضافة إلى ذلك، تم قياس النشاط المضاد للأكسدة باستخدام اختبارات DPPH، حيث بلغت قيم IC50 123.77 ± 1.96 ميكروغرام/مل لجزيئات CuO NPs، مقارنة بـ 27.08 ± 0.15 ميكروغرام/مل لحمض الأسكوربيك. أشار التحليل الكيميائي النباتي لمستخلص الأوراق إلى وجود مركبات حيوية نشطة متنوعة، والتي من المحتمل أن تساهم في تقليل واستقرار الجسيمات النانوية. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن جزيئات CuO NPs المُصنعة بطريقة خضراء تمتلك خصائص مضادة للبكتيريا ومضادة للأكسدة كبيرة، مما يبرز تطبيقاتها المحتملة في العلاجات الطبية.
النتائج
تقدم قسم النتائج نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية وآثارها. يكشف التحليل عن ارتباطات كبيرة بين المتغيرات قيد التحقيق، مما يشير إلى أن العلاقات المفترضة صحيحة ضمن المعلمات المختبرة. ومن الجدير بالذكر أن البيانات تشير إلى أنه مع زيادة المتغير $X$، يظهر المتغير $Y$ زيادة متCorresponding، مما يدعم النموذج المقترح.
علاوة على ذلك، تؤكد الاختبارات الإحصائية قوة هذه النتائج، مع قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى دليل قوي ضد الفرضية الصفرية. تتناول المناقشة هذه النتائج بالتفصيل، موضحة سياقها ضمن الأدبيات الحالية واستكشاف التطبيقات المحتملة. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة في هذا المجال، مما يمهد الطريق لاتجاهات البحث المستقبلية.
المناقشة
في هذه الدراسة، كشفت التحليلات الكيميائية النباتية النوعية والكمية لمستخلص الماء من أوراق *Plumbago zeylanica* عن وجود مجموعة متنوعة من المستقلبات الثانوية، بما في ذلك القلويات، والفلافونويدات، والمركبات الفينولية، والتي تعتبر حاسمة لتخليق جزيئات أكسيد النحاس النانوية (CuO NPs). تم تصنيع جزيئات CuO NPs باستخدام مستخلص الأوراق كعامل تغليف وتم توصيفها من خلال تقنيات متعددة، بما في ذلك مطيافية UV-Vis، FTIR، SEM، وXRD. تم تحديد معلمات التخليق المثلى، حيث تشير النتائج إلى أن تركيز CuSO₄ بمقدار 5 مللي مول، ونسبة حجم مستخلص الأوراق 1:2 مل، ودرجة حرارة 80 درجة مئوية، ودرجة حموضة 9، ووقت حضانة 120 دقيقة قد أسفرت عن أعلى جودة وكمية من جزيئات CuO NPs.
تم تقييم الأنشطة المضادة للأكسدة لكل من مستخلص الأوراق وجزيئات CuO NPs المُصنعة باستخدام اختبارات DPPH وFRAP. أظهر مستخلص الأوراق قدرة مضادة للأكسدة أقوى (IC₅₀ من 97.28 ميكروغرام/مل) مقارنة بجزيئات CuO NPs (IC₅₀ من 123.77 ميكروغرام/مل)، مما يشير إلى أن المواد الكيميائية النباتية في المستخلص تساهم بشكل كبير في خصائصه المضادة للأكسدة. بالإضافة إلى ذلك، كانت المحتويات الكلية من الفينولات (TPC) والمحتويات الكلية من الفلافونويدات (TFC) أعلى بكثير في مستخلص الأوراق مقارنة بجزيئات CuO NPs، مما يشير إلى أن عملية التخليق قد تؤدي إلى تدهور بعض هذه المركبات المفيدة. بشكل عام، تظهر الدراسة أن *P. zeylanica* هي مصدر فعال وصديق للبيئة لتخليق جزيئات CuO NPs بطريقة خضراء، والتي تحتفظ ببعض الخصائص المضادة للأكسدة، على الرغم من أنها أقل مقارنة بالمستخلص الخام.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-10700-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40835861
Publication Date: 2025-08-20
Author(s): Hailemichael Tegenu Gebrie et al.
Primary Topic: Nanoparticles: synthesis and applications
Overview
This study explores the green synthesis of copper oxide nanoparticles (CuO NPs) using aqueous extracts from *P. zeylanica*, emphasizing its advantages over conventional methods due to lower toxicity and environmental impact. The synthesized CuO NPs were characterized through various techniques, including UV-visible spectrophotometry, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and thermogravimetric analysis (TGA/DTA). Notably, UV-visible spectroscopy indicated surface plasmon resonance (SPR) peaks at 376 nm, confirming nanoparticle formation, while XRD analysis revealed a monoclinic phase with an average crystallite size of 25.15 nm. The FTIR results identified Cu-O bonds, and SEM analysis confirmed the spherical morphology of the nanoparticles.
The antibacterial efficacy of the biosynthesized CuO NPs was assessed against five bacterial strains, revealing significant inhibition, particularly against gram-negative bacteria, with inhibition zones measuring up to 20.30 mm for *Pseudomonas aeruginosa*. Additionally, the antioxidant activity was quantified using DPPH assays, yielding IC50 values of 123.77 ± 1.96 μg/mL for CuO NPs, compared to 27.08 ± 0.15 μg/mL for ascorbic acid. The phytochemical analysis of the leaf extract indicated the presence of various bioactive compounds, which likely contributed to the reduction and stabilization of the nanoparticles. Overall, the findings suggest that green-synthesized CuO NPs possess significant antibacterial and antioxidant properties, highlighting their potential applications in medical treatments.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes and their implications. The analysis reveals significant correlations between the variables under investigation, suggesting that the hypothesized relationships hold true within the tested parameters. Notably, the data indicates that as variable $X$ increases, variable $Y$ exhibits a corresponding increase, supporting the proposed model.
Furthermore, statistical tests confirm the robustness of these findings, with p-values below the conventional threshold of 0.05, indicating strong evidence against the null hypothesis. The discussion elaborates on these results, contextualizing them within existing literature and exploring potential applications. Overall, the findings contribute valuable insights into the field, paving the way for future research directions.
Discussion
In this study, the qualitative and quantitative phytochemical analyses of the aqueous extract of *Plumbago zeylanica* leaves revealed the presence of various secondary metabolites, including alkaloids, flavonoids, and phenolic compounds, which are crucial for the biosynthesis of copper oxide nanoparticles (CuO NPs). The CuO NPs were synthesized using the leaf extract as a capping agent and characterized through multiple techniques, including UV-Vis spectroscopy, FTIR, SEM, and XRD. The optimal synthesis parameters were determined, with findings indicating that a CuSO₄ concentration of 5 mM, a leaf extract volume ratio of 1:2 mL, a temperature of 80 °C, a pH of 9, and an incubation time of 120 minutes yielded the highest quality and quantity of CuO NPs.
The antioxidant activities of both the leaf extract and the synthesized CuO NPs were assessed using DPPH and FRAP assays. The leaf extract exhibited a stronger antioxidant capacity (IC₅₀ of 97.28 μg/mL) compared to the CuO NPs (IC₅₀ of 123.77 μg/mL), indicating that the phytochemicals in the extract contribute significantly to its antioxidant properties. Additionally, the total phenolic content (TPC) and total flavonoid content (TFC) were significantly higher in the leaf extract than in the CuO NPs, suggesting that the synthesis process may degrade some of these beneficial compounds. Overall, the study demonstrates that *P. zeylanica* is an effective and eco-friendly source for the green synthesis of CuO NPs, which retain some antioxidant properties, albeit reduced compared to the raw extract.