Sintesi di nanoparticelle d'argento biocompatibili Konjac stabilizzate con glucomannano, con estratto fenolico di Asystasia gangetica per la rilevazione colorimetrica dello ione mercurio (II)

Aug 26, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 9176 (2022) Citare questo articolo

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Qui viene riportata la sintesi di nanoparticelle d'argento biocompatibili (AgNP), per il rilevamento colorimetrico dello ione tossico di mercurio (II) (Hg2+). La frazione ricca di fenoli della foglia di Asystasia gangetica è stata estratta e utilizzata come riducente del sale d'argento, il tutto all'interno della soluzione idrofila di glucomannano konjac (KgM) come stabilizzante, a temperatura ambiente (RT). I componenti bioattivi dell'estratto fenolico di Asystasia gangetica (AGPE), come chiarito con un (UHPLC-MS-QTOF-MS), hanno rivelato una pletora di composti fenolici, che possono facilitare la riduzione del sale d'argento a condizioni ambientali. La soluzione colloidale gialla scintillante di KgM-AgNP è stata realizzata entro 1 ora, a temperatura ambiente, con un massimo UV-vis a 420 nm. KgM-AgNPs è stato caratterizzato utilizzando UV-vis, Raman e (FTIR), TEM, SEM, EDS, XRD, TGA/DTG. Le immagini TEM e FESEM hanno mostrato che i KgM-AgNP erano sferici, con una distribuzione granulometrica di circa 10-15 nm dal TEM. La biocompatibilità delle KgM-AgNPs è stata studiata su fibrobroblasti di topo L929 ed eritrociti di ratto, senza alcun danno dannoso sulle cellule testate. In ambiente acquoso, le KgM-AgNP hanno dimostrato una buona capacità di rilevamento verso Hg2+, in modo dipendente dalla concentrazione di Hg2+, entro 3 minuti. I rapporti di assorbanza (A360/A408) erano lineari con concentrazioni di Hg2+ da 0,010–10,0 a 10,0–60,0 µM, con un valore stimato (LOD) di 3,25 nM. La sonda è stata applicata a un campione di acqua di lago, con una precisione soddisfacente.

Una delle principali rivoluzioni della chimica negli ultimi decenni è stata l’applicazione delle nanoparticelle metalliche (MNP) in varie applicazioni analitiche. Essendo un nanomateriale notevole, con dimensioni nell'ordine dei nanometri (nm), possiedono proprietà senza rivali rispetto ai comuni fluorofori disponibili. Queste proprietà includono il fenomeno della risonanza plasmonica localizzata (LSPR), elevati coefficienti di estinzione, capacità catalitica, visualizzazione dei colori unica, morfologie superficiali sintonizzabili con materiali di riconoscimento comuni1. Le proprietà menzionate sono tutte fortemente correlate alla dimensione delle particelle, alla forma, alla carica, al dielettrico del mezzo in cui sono immersi, alla temperatura, ai rivestimenti superficiali, tra gli altri2,3. Alla luce di quanto sopra, l'applicazione degli MNP, in particolare di argento, oro e rame, ha attirato costantemente l'attenzione della comunità scientifica. Ad esempio, la funzionalizzazione/modifica della superficie e gli stabilizzatori delle nanoparticelle d'argento svolgono un ruolo fondamentale nel determinare la sensibilità di rilevamento e la selettività rispetto ad un'ampia gamma di analiti4,5,6. Questo passaggio svolge anche un ruolo importante nella modulazione della biocompatibilità delle nanoparticelle7,8. È anche una pratica comune sintonizzare le superfici delle nanoparticelle con ligandi aventi affinità specifica con l'analita di interesse. Pertanto, l'iniezione dell'analita di rilevamento potrebbe indurre cambiamenti significativi nelle proprietà ottiche delle nanoparticelle modificate.

L’inquinamento delle principali matrici ambientali (aria, acqua e suolo) rappresenta una sfida irrisolvibile per l’ecosistema, considerato l’enorme numero di rifiuti generati dalle attività umane. Purtroppo, alcuni di questi rifiuti con profili tossici non sono gestiti adeguatamente per salvaguardare l’ambiente. L’inquinamento da metalli pesanti è uno di questi, e rimane tale, in parte a causa dello sfruttamento ad alto livello delle risorse su scala industriale nel tentativo di soddisfare i bisogni fondamentali. Dal punto di vista della sicurezza ambientale, i metalli pesanti (HM) sono definiti come metalli con capacità intrinseca di indurre danni ecofisiologici derivanti dalla loro elevata tossicità9. A questo proposito sono maggiormente implicati metalli come il mercurio (Hg), il piombo (Pb), l’argento (Ag), il cadmio (Cd) e il cromo (Cr). Tra questi HM, particolare interesse è dedicato al Hg- a causa della sua non biodegradabilità e dei potenziali bioaccumulativi avversi. In effetti, il ciclo di contaminazione del mercurio è inquietante. Ad esempio, la contaminazione da mercurio dei corpi idrici può portare a un iperaccumulo del metallo nei pesci e in altri animali acquatici che, se consumato dagli esseri umani, potrebbe provocare conseguenze deleterie per la salute. Il famoso disastro di Minamata nella prefettura di Kumamoto, in Giappone, dove la contaminazione dell’acqua da metilmercurio (CH3Hg), derivante dalle acque reflue di un’azienda chimica adiacente, ha provocato la morte di animali domestici e gravi problemi di salute negli esseri umani10. Quanto sopra ha illustrato l’importanza del monitoraggio del mercurio nell’ambiente per il benessere generale degli esseri umani e di altri animali.