銀ナノ粒子の生合成を最適化するための中央複合設計と抗菌・抗真菌・抗酸化活性の検討

Central Composite Design for Optimizing the Biosynthesis of Silver Nanoparticles using Plantago major Extract and Investigating Antibacterial, Antifungal and Antioxidant Activity.

• Ghazal Nikaeen
• Saeed Yousefinejad
• Samane Rahmdel
• Fayezeh Samari
• Saeideh Mahdavinia

抄録

銀ナノ粒子(AgNPs)の合成条件を最適化するために中央複合設計(CCD)を適用し、低コストでシングルステップのプロセスでプランタゴメジャー(P. major)種子抽出物を用いた。種子水抽出物は、還元剤としてもキャッピング試薬としても使用されており、AgNPのグリーン生産に貢献している。温度（Temp）、pH、P.メジャー抽出物の量（V）、AgNO溶液の量（V）と合成時間を含む合成の5つの経験的要因をモデルの独立変数として使用し、従属変数としてNPに由来する表面プラズモン共鳴（SPR）のピーク強度を使用しています。予測された最適条件は以下のように決定された。Temp=55℃、pH=9.9、V=1.5mL、V=30mL、時間=60分であった。これらの最適条件で調製したAgNPの特性をフーリエ変換赤外分光法(FTIR),動的光散乱法(DLS),透過型電子顕微鏡法(TEM),X線回折法(XRD)で測定し、表面の生物機能性を決定した。これらのAgNPの細菌及び真菌に対する生物活性は、Micrococcus luteus, Escherichia coli及びPenicillium digitatumに対するアッセイに基づいて評価された。さらに、これらのNPの抗酸化能を第二鉄還元型抗酸化力(FRAP)アッセイを用いて確認した。

Central composite design (CCD) was applied to optimize the synthesis condition of silver nanoparticles (AgNPs) using the extract of Plantago major (P. major) seeds via a low cost and single-step process. The aqueous seed extract was applied as both reducing element and capping reagent for green production of AgNPs. Five empirical factors of synthesis including temperature (Temp), pH, volume of P. major extract (V), volume of AgNO solution (V) and synthesis time were used as independent variables of model and peak intensity of Surface Plasmon Resonance (SPR) originated from NPs as the dependent variable. The predicted optimal conditions was determined to be: Temp = 55 °C, pH = 9.9,V = 1.5 mL, V = 30 mL, time = 60 min. The characterization of the prepared AgNPs at these optimum conditions was conducted by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), dynamic light scattering (DLS), transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) to determine the surface bio-functionalities. Bio-activity of these AgNPs against bacteria and fungi were evaluated based on its assay against Micrococcus luteus, Escherichia coli and Penicillium digitatum. Furthermore, antioxidant capacity of these NPs was checked using the ferric reducing antioxidant power (FRAP) assay.