.NETNETから誘導された酸化銅ナノ材料のグリーン合成、特性評価および抗菌活性

Green Synthesis, Characterization and Antimicrobial Activity of Copper Oxide Nanomaterial Derived from .

• Hina Qamar
• Sumbul Rehman
• Dushyant Kumar Chauhan
• Ashok Kumar Tiwari
• Vikramaditya Upmanyu

抄録

背景:

ナノテクノロジーの新興分野において、酸化銅（CuO）ナノ材料は、その魅力的な特性から、最も重要な遷移金属酸化物の一つと考えられています。グリーンケミストリーの原理に基づいて合成された酸化銅ナノ材料は、その簡便性、環境への優しさ、費用対効果の高さから、次世代の抗生物質として重要性を増しています。本研究では、CuOナノロッド（CuO NR）を果実の水性抽出物から合成し、さまざまな分析技術を用いて特徴付けを行った。さらに、多剤耐性微生物株に対する生物医学的治療の可能性を評価した。

Background: In the emerging field of nanotechnology, copper oxide (CuO) nanomaterials are considered to be one of the most important transition metal oxides owing to its fascinating properties. Its synthesis from green chemistry principles is gaining importance as next-generation antibiotics due to its simplicity, eco-friendliness, and cost-effectiveness. In the present study, CuO nanorods (CuO NRs) were synthesized from the aqueous fruit extract of and characterized using different analytical techniques. Further, the biomedical therapeutic potential was evaluated against multi-drug resistant microbial strains.

材料と方法:

CuO NR を合成するために、1:3 (v/v) の比率 (pH=11) の水抽出物に 0.1M の CuSO.5HO 溶液を加え、50℃で加熱した後、洗浄、乾燥した。合成したCuO NRは、紫外可視分光法、ゼータ電位を備えたゼータサイザー、フーリエ変換赤外分光法（FTIR）、X線回折（XRD）、エネルギー分散型X線分光法（EDS）と透過型電子顕微鏡（TEM）を備えた走査型電子顕微鏡（SEM）などの異なる分析技術を用いて特性評価を行った。さらに、ウェル拡散法を用いて、11の多剤耐性臨床細菌株、真菌株、およびRBウイルスに対するin vitroでのヘマグルチネーション（HA）試験を実施し、生物医学的な治療効果を評価した。

Materials and Methods: To synthesize CuO NRs, 0.1M of CuSO.5HO solution was added to aqueous extract of in a 1:3 (v/v) ratio (pH=11) and heated at 50°C followed by washing and drying. The synthesized CuO NRs were subjected to characterization using different analytical techniques such as UV visible spectroscopy, zeta sizer equipped with zeta potential, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and transmission electron microscopy (TEM). Further, the application as a biomedical therapeutic potential was evaluated in vitro using well diffusion method against eleven multidrug-resistant clinical bacterial strains, a fungus- and in ovo against the RB virus using haemagglutination (HA) test.

結果:

245nmの吸光度バンドを確認するための分光分析を行った。628cmのピークでのFTIR分析では、酸化銅の振動が確認された。SEM分析は、凝集した粒子クラスターを明らかにした。しかし、TEMでは、61.48±2 nmの平均直径の明確なナノロッドが観察された。また、X線回折により、6 nmの結晶サイズを持つ典型的な単斜晶構造が確認された。CuO NRの生物学的スクリーニングは、in vitroおよびin vivoの両方の方法に対して有意な結果を示した。グラム陽性菌およびグラム陰性菌を含むほとんどの耐性菌に対して有意な阻害活性を示した（p<0.0001）。最も高い効果が認められたのは31.66 mmの阻害領域であった。また，ニューカッスル病菌やRB株に対するCuO NRの治療効果を初めて報告した。

Results: Characterization was preliminarily done by the spectral study that confirms the absorbance band at 245nm. FTIR analysis at 628 cm peak identified copper oxide vibration. SEM analysis revealed agglomerated particle clusters. However, with TEM clear nanorods of average diameter of 61.48 ± 2 nm were observed. EDAX confirmed CuO formation while XRD showed a typical monoclinic structure with 6 nm crystallite size. Biological screening of CuO NRs showed significant results against both in vitro and in ovo methods. Significant inhibitory activity (p<0.0001) was noted against most of the resistant human pathogenic strains including both Gram-positive and Gram-negative bacteria. The highest efficacy was observed against with a 31.66 mm zone of inhibition. Besides, the therapeutic potential of CuO NRs against and RB strain of Newcastle disease is reported for the first time.

結論:

今回の結果から、緑色に合成したCuO NRはナノメディシンの分野での応用が期待できると考えられます。

Conclusion: Based on the present results, it could be expected that green synthesized CuO NRs would find potential applications in the field of nanomedicine.

© 2020 Qamar et al.