Ag의 현장 손쉬운 녹색 합성

Jun 02, 2024

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 15359(2022) 이 기사 인용

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본 연구에서는 Tetradeniariperia의 수성 잎 추출물을 사용하여 녹색 합성 경로로 Ag-ZnO 나노복합체를 제조하고 Escherichia coli 및 Staphylococcus aureus에 대한 항균 활성을 조사했습니다. Ag-ZnO의 합성을 최적화하기 위해 전구체 농도, pH 및 온도의 영향을 연구했습니다. Ag-ZnO 나노복합체는 XRD, ATR-FTIR, FESEM 및 TEM으로 특성화되었습니다. 결과는 8% Ag 농도, 80°C 온도, pH 7~8이 Ag-ZnO 나노복합체 합성에 최적인 것으로 나타났습니다. XRD 분석에서는 Ag 농도가 증가함에 따라 Ag-ZnO의 입자 크기가 23.6nm에서 14.8nm로 감소한 것으로 나타났으며 이는 FESEM 분석에 의해 추가로 뒷받침되었습니다. 8% Ag의 TEM 이미지는 14.8 nm의 평균 입자 크기가 결정된 ZnO에서 Ag의 공존에 대한 추가 정보를 제공합니다. ATR-FTIR 분석을 통해 환원제 및 안정화제 역할을 하는 페놀성 화합물이 존재함을 확인했습니다. 항균 활성 결과는 Ag-ZnO 나노복합체가 S. aureus보다 E. coli에서 더 높은 항균 효능을 나타냄을 보여줍니다. 따라서 테트라데니아 리페리아 잎 추출물은 물 소독을 포함한 다양한 응용 분야에 사용되는 Ag-ZnO 나노복합체 합성을 위한 실행 가능한 경로입니다.

지속 가능한 개발 목표(SDGs 2030)는 목표 6을 통해 깨끗한 물과 위생이 인류 발전의 중추적이라는 선언을 담고 있습니다1. 이는 미생물에 의한 수인성 감염이 전 세계적으로 주요 사망 원인이기 때문입니다2,3. 따라서 식수에서 미생물을 통제하고 제거하기 위한 저렴하고 효율적이며 다양하고 지속 가능한 기술을 찾는 것이 불가피합니다3. 중앙 집중식 및 일부 분산식 수처리 시스템에서 병원균을 제거하기 위한 물 소독 기술의 구현은 염소 처리, 오존 처리 및 자외선 처리를 포함하는 기존 방법을 통해 달성됩니다3,4. 그러나 염소화는 독성 부산물의 형성으로 인해 제한되는 반면, 오존화 및 자외선은 배수 시스템의 재오염에 대한 보호 기능을 제공하지 않습니다4,5. 따라서 이를 위해서는 대체 치료 기술의 도입이 필요합니다.

최근 몇 년 동안 나노재료를 통한 나노기술은 저항성 병원균에 대처하는 능력을 통해 물 소독을 위한 효과적이고 다양한 도구로 등장했습니다. 일반적으로 미생물은 모든 역경으로부터 자신을 보호하고 혹독한 환경에서도 생존하고 번식할 수 있도록 돌연변이를 만들어 약물 저항성에 적응합니다6. 나노물질은 물 소독 문제에 대한 잠재적인 해결책으로 연구되어 왔습니다4,7 병원균은 기존 처리 기술에서 벌크 물질을 사용하는 것과 비교하여 여러 박테리아 구성 요소를 표적으로 하는 나노 입자에 대한 저항성을 획득하기 어렵습니다. 은금속을 항균제로 적용하는 것은 고대부터 기록되어 왔습니다8. 19세기부터 은 이온은 살균 효과와 연관되어 왔습니다9. 최근 항생제에 대한 내성을 갖는 항균제의 유병률이 증가함에 따라 소독제로서 은의 사용이 불가피해졌습니다. 은은 현재 은염13을 화학적으로 환원시켜 제조되는 나노입자 형태로 섬유, 화장품, 의료 기기10,11,12 등의 소비자 제품에 사용됩니다. 또한 연구에 따르면 물 소독에 대한 잠재력이 입증되었습니다14,15,16,17. 따라서 은은 다양한 금속 나노입자6,18 사이의 억제 및 항균 능력으로 인해 탐구할 매력적이고 유망한 후보입니다. 그러나 은 나노입자는 크기가 훨씬 줄어들면 응집될 수 있어 화학적 및 항균 특성이 제한됩니다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 은을 폴리머로 덮어 고분자 나노복합체6,18를 만들거나 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화아연과 같은 금속 산화물 층으로 코팅하여 높은 성능을 제공하는 코어-쉘 모양을 형성할 수 있습니다. 표면적6. 또한 나노물질이 시너지 효과를 발휘하면 개별 나노입자보다 더 강력한 하이브리드 나노복합체를 생산할 수 있다. 이는 구성 요소의 특성을 결합할 것으로 예상됩니다.