水銀 (II) イオンの比色検出用の Asystasia gangetica フェノール抽出物を使用した、生体適合性のあるこんにゃくグルコマンナン安定化銀ナノ粒子の合成

Aug 16, 2023

Scientific Reports volume 12、記事番号: 9176 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

ここでは、有毒な水銀 (II) イオン (Hg2+) の比色検出のための生体適合性銀ナノ粒子 (AgNP) の合成について報告します。 Asystasia gangetica の葉のフェノールに富む画分が抽出され、室温 (RT) で安定剤としての親水性こんにゃくグルコマンナン (KgM) 溶液内で銀塩の還元剤として使用されました。 (UHPLC-MS-QTOF-MS) で解明された Asystasia gangetica フェノール抽出物 (AGPE) の生理活性成分は、周囲条件で銀塩の還元を促進する可能性がある大量のフェノール化合物であることが明らかになりました。 KgM-AgNP の輝く黄色のコロイド溶液は、室温で 1 時間以内に実現され、UV-vis 最大値は 420 nm でした。 KgM-AgNP は、UV-vis、ラマンおよび (FTIR)、TEM、SEM、EDS、XRD、TGA/DTG を使用して特性評価されました。 TEM および FESEM 画像は、KgM-AgNP が球形であり、粒子サイズ分布が TEM から約 10 ～ 15 nm であることを示しました。 KgM-AgNP の生体適合性は、マウス L929 線維芽細胞およびラット赤血球で調査されましたが、試験した細胞に有害な損傷はありませんでした。 水性環境では、KgM-AgNP は 3 分以内に Hg2+ 濃度依存的に Hg2+ に対する優れた検出能力を示しました。 吸光度比 (A360/A408) は、Hg2+ 濃度 0.010 ～ 10.0 μM から 10.0 ～ 60.0 μM まで直線的であり、推定 (LOD) は 3.25 nM でした。 プローブは湖水サンプルに適用され、満足のいく精度が得られました。

過去数十年にわたる化学における大きな革命の 1 つは、さまざまな分析用途における金属ナノ粒子 (MNP) の応用です。 ナノメートル (nm) 範囲のサイズをもつ注目すべきナノ材料として、一般的に入手可能な蛍光体と比較して比類のない特性を備えています。 これらの特性には、局在表面プラズモン共鳴 (LSPR) 現象、高い吸光係数、触媒能力、独特のカラー表示、一般的な認識材料による調整可能な表面形態が含まれます1。 前述の特性はすべて、粒子のサイズ、形状、電荷、粒子が埋め込まれている媒体の誘電体、温度、表面コーティングなどと大きく相関しています2、3。 上記を考慮すると、特に銀、金、銅の MNP の応用は科学界で一貫して注目を集めています。 例えば、銀ナノ粒子の表面官能化/修飾および安定化剤は、広範囲の分析物に対する検出感度と選択性を決定する上で重要な役割を果たします4、5、6。 このステップは、ナノ粒子の生体適合性の調節にも重要な役割を果たします 7,8。 対象分析物との特異的親和性を有するリガンドを用いてナノ粒子表面を調整することも一般的である。 したがって、センシング分析物の注入は、修飾されたナノ粒子の光学特性に重大な変化を引き起こす可能性があります。

人間の活動から発生する膨大な数の廃棄物を考慮すると、主要な環境マトリックス（大気、水、土壌）の汚染は生態系にとって手に負えない課題です。 残念なことに、そのような有毒なプロファイルを持つ廃棄物の一部は、環境を保護するために適切に管理されていません。 重金属汚染はそのようなものの一つであり、根本的なニーズを提供するために工業規模で高レベル資源が開発されていることが部分的に原因であり、依然としてその状態が続いている。 環境安全性の観点から、重金属（HM）は、その高い毒性により生態生理学的損傷を誘発する固有の能力を備えた金属として定義されています9。 これに関しては、水銀 (Hg)、鉛 (Pb)、銀 (Ag)、カドミウム (Cd)、クロム (Cr) などの金属が主に関係しています。 これらの HM の中で、Hg- は非生分解性であり、有害な生体蓄積の可能性があるため、Hg- に特別な関心が向けられています。 実際、水銀汚染サイクルは厄介です。 たとえば、水域の水銀汚染は、魚やその他の水生動物に金属の過剰な蓄積を引き起こす可能性があり、人間が摂取すると、健康に有害な影響を引き起こす可能性があります。 日本の熊本県で有名な水俣災害では、隣接する化学会社からの廃水から発生したメチル水銀（CH3Hg）による水汚染がペットの死亡と人間の深刻な健康問題を引き起こした10。 上記では、人間や他の動物の全体的な幸福にとって環境中の水銀モニタリングの重要性を説明しました。