CC BY
8
УДК 541.15
Лукьянов О.О., Антропова И.Г., Магомедбеков Э.П.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИОНОВ СЕРЕБРА ВОДНО-СПИРТОВЫМИ ЭКСТРАКТАМИ КРАПИВЫ, АННОНЫ, МУРРАЙИ МЕТЕЛЬЧАТОЙ
Лукьянов Олег Олегович - студент IV курса кафедры химии высоких энергий и радиоэкологии; khromova.lana@mail.ru.
Антропова Ирина Геннадьевна - кандидат химических наук, доцент кафедры химии высоких энергий и радиоэкологии;
Магомедбеков Эльдар Парпачевич - кандидат химических наук, доцент, заведующий кафедрой химии высоких энергий и радиоэкологии, директор Института материалов современной энергетики и нанотехнологий;
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская пл., д. 9.
Методом спектрофотометрии исследовано восстановление ионов серебра при использовании водных и водно-спиртовых экстрактов крапивы, анноны, муррайи метельчатой. При воздействии дневного рассеянного света и рентгеновского облучения на водные и водно-спиртовые экстракты растений с нитратом серебра зарегистрированы в спектрах оптического поглощения полосы плазмонного резонанса, образуются наночастицы серебра размером от 24-168 нм.
Ключевые слова: «зеленый» синтез, наночастица, экстракт, крапива, аннона, муррайя метельчатая, рентгенолучи
REDUCTION OF SILVER IONS USING AQUEOUS ETHANOLIC EXTRACTS OF URTICA, ANNONA, MURRAYA PANICULATA
Lukyanov O.O., Antropova I.G., Magomedbekov E.P.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
The reduction of silver ions using aqueous and aqueous ethanolic extracts of urtica, annona, and murraya paniculata was investigated by spectrophotometry. When exposed to daylight scattered light and X-ray irradiation on aqueous and aqueous-ethanolic extracts of plants with silver nitrate, plasmon resonance bands are recorded in the optical absorption spectra, and silver nanoparticles with a size of24-168 nm are formed. Keywords: "green" synthesis, nanoparticle, extract, urtica, annona, murraya paniculata
Введение
Способность наночастиц проходить через мембраны клеток живых организмов, благодаря малым размерам (<100 нм), в особенности наночастиц благородных металлов (золото, серебро, платина и др.), в настоящее время все шире применяется в различных отраслях промышленности. В современном мире область нанотехнологий, связанная с получением, изучением и применением частиц чистых элементов и их соединений стремительно растет.
Для получения наночастиц серебра традиционно используются физические и химические методы синтеза наночастиц, требующие значительного количества энергии, использования токсичных веществ, что неотъемлемо рискованно и потенциально опасно для окружающей среды и живых организмов. По этой причине в мировом сообществе возросла потребность в получении наночастиц с помощью альтернативного чистого, нетоксичного метода «зеленой химии» [1-2]. Он заключается в синтезе ионов серебра с использованием экстрактов растений, водорослей, грибов и т.д. Производство наночастиц с использованием растений имеет важные преимущества перед другими биологическими системами. Низкая стоимость выращивания, короткие сроки производства, безопасность и возможность регуляции необходимого объема
продукции делают растения привлекательной платформой для синтеза наночастиц. Надо отметить, что экстракты могут быть получены из различный частей растения (стебли, листья, плоды, семена, корни), компонентный состав которых различен [3].
В работе исследованы экстракты крапивы, анноны, муррайи метельчатой, которые обладают широким спктром терапевтиченских свойств, которые связывают с содержанием в них биологически-активных веществ. В работе поставлена цель в исследовании процесса восстановления ионов серебра при использовании водных и водно-спиртовых экстрактов крапивы, анноны, муррайи метельчатой при действии рассеянного света и рентгенолучей.
Экспериментальная часть
В работе использованы сухие образцы растений: крапива из аптечной сети фирмы «Здоровье»; образцы анноны и муррайи метельчатой собраны в ботаническом саду Янгона, Республика Мьянма, нитрат серебра фирмы «ДиаэМ современная лаборатория», деионизованная вода, очищенная с помощью фильтров MiШpore, дистиллированная вода, этанол медицинский квалификации «хч». 1 г (точная навеска) измельченных образцов помещена в колбу, добавлена деионизованная вода объемом 50 мл, далее раствор помещен на водяную баню на 1 ч. Полученный экстракт отфильтрован с помощью складчатого фильтра. Отфильтрованные экстракты
использованы непосредственно в день приготовления. Водно-спиртовые экстракты крапивы 1:50 приготовлены с использованием 20% этанола, через неделю раствор отфильтрован с использованием бумажного складчатого фильтра. Синтез наночастиц серебра осуществлен при использовании 100-300 мкл экстракта растения и 1мМ нитрата серебра. Растворы подвергали воздействию дневного рассеянного света в кварцевых кюветах, облучение растворов ренгенолучами проведено на рентгеновской установке, высоковольтный источник питания БреИшап, мощность поглощенной дозы по дозиметру Фрикке равна 3 Гр/с при рабочих параметрах 50 мА, 40 кВ [4]. Спектры оптического поглощения зарегистрированы на спектрофотометре СФ-2000 при длине оптического пути 1 см в кварцевых кюветах, размеры наночастиц измерены на лазерном многоугловом анализаторе наночастиц РЬо1оеог.
Зарегистрированы спектры оптического поглощения для систем водных экстрактов из крапивы, анноны и муррайи метельчатой в присутствии и отсутствие ионов серебра (рис. 1, рис. 2). Стоит отметить, что свежеприготовленные образцы бесцветны, после 10 минут воздействия рассеянного света только образец с экстрактом крапивы поменял цвет. Следовательно, процесс восстановления ионов серебра под действием дневного рассеянного света в течение 10 минут идет быстрее при использовании водного экстракта крапивы. Для различных растений в течение трех суток раствор изменил окраску со светло-желтой до красной. В спектрах оптического поглощения выделены полосы плазмонного резонанса в видимой части спектра: для крапивы от 330-600 нм с максимумом при 420 нм и 510 нм, для муррайи - от 350-580 нм с максимумом при 440 нм, для анноны от 350-800 нм с протяженной полосой от 400-550 нм (рис. 1). Тенденция к образованию наночастиц определенной формы и размером, имеющих полосы плазмонного резонанса, может увеличить терапевтический эффект при лечении многих заболеваний и даже раковых.
Рис. 1 Спектры оптического поглощения водных экстрактов при воздействии рассеянного света в течении 3 суток в присутствии нитрата серебра: 1
- крапива, 2 - муррайя, 3 - аннона Содержание растительных метаболитов (сахара, терпеноиды, полифенолы, алкалоиды, фенольные
кислоты, протеины и др.), которые участвуют в восстановлении ионов металла до наночастицы, обеспечивают их стабильность [3].
200
1000
1000
400
600 нм
800
1000
1000
Рис. 2 Спектры оптического поглощения водного экстракта крапивы с нитратом серебра от добавки экстракта: (а) - 100мкл экстракта, (б) 200 мкл экстракта, (в) 250мкл экстракта, (г) 300мкл экстракта для исходного раствора (кривая) и после воздействия в дозе 1.8 кГр (кривая 2).
При изучении влияния концентрации экстракта крапивы на скорость восстановления ионов серебра при взаимодействии рентгенолучей (1,8 кГр)
показано (рис. 2), что от концентрации экстракта крапивы значение оптической плотности (ОП) увеличивается в области 330-600 нм. Восстановление ионов серебра протекает за счет сольватированного электрона при радиолизе водных растворов [4], таким образом, дозой воздействия на систему можно регулировать размер и концентрацию наночастиц.
На рис. 3(а) представлены спектры оптического поглощения водного экстракта крапивы с нитратом серебра, где каждый спектр соответствует определенному времени воздействия дневного рассеянного света на исследуемый раствор. Отмечено, что водный экстракт крапивы с нитратом
200 400 600 800
Л. RM
серебра под действием рассеянного света меняет окраску раствора от светло желтой до темно-красной, восстановление ионов серебра идет быстрее, концентрация наночастиц серебра увеличивается, форма наночастиц не меняется. Для водно-спиртового экстракта наблюдается резкое увеличение ОП на 24 минуте при Х=220нм, окраска раствора менялась с прозрачной на светло-красный. В таблице 1 представлены данные размеров наночастиц серебра, синтезированные при использовании экстрактов крапивы, анноны и муррайи метельчатой путем восстановления ионов серебра.
200 400 ^ нм 600 800
Рис. 3 Спектры оптического поглощения (а) водного экстракта крапивы с нитратом серебра и (б) водно-спиртового экстракта крапивы с нитратом серебра относительно времени воздействия дневного рассеянного света на систему, растворы были в кварцевых кюветах. Длина оптического пути 1 см.
Таблица 1. Размер наночастиц серебра для различных экстрактов при воздействии рассеянного света и
рентгенолучей (1,8кГр)
Образец Размер наночастиц серебра Размер наночастиц серебра после
после воздействия рассеянного воздействия ренгенолучей
света
Водный экстракт анноны 24 нм; 168 нм -
Водный экстракт муррайи 42 нм -
Водный экстракт крапивы 40 нм 73 нм
Водно-спиртовой экстракт крапивы 58 нм -
Выводы
В работе показано, что на процесс восстановления ионов серебра и размер наночастиц влияют компонентный состав растения, экстрагент (вода, спирт), способ воздействия на систему (дневной свет, ионизирующее излучение). Дальнейшие
исследования по влиянию спирта (этанола, изопропанола и др.), рН, дозы облучения, кислорода, удаленного из системы и других факторов будут нами продолжены.
«Работа выполнена при финансовой поддержке РХТУ им. Д.И. Менделеева. Номер проекта 2020016».
Список литературы
1. Кузьмина Л.Н. Получение наночастиц серебра методом химического восстановления // Журнал
Российского химического общества им. Д.И. Менделеева. 2007. Т. XXX, № 8. С. 7-12.
2. lto C, Furukawa H, Ishii H, Ishikawa T., Haginiwa J (1990) Химический состав Murraya paniculata. Структура пяти новых кумаринов и одного нового алкалоида и стереохимия муррангатина и родственных кумаринов. J. Chem Soc Perkin Trans 1: 2047-2055.
3. Salgado, P., Martire, D. O., & Vidal, G. (2019). Eucalyptus extracts-mediated synthesis of metallic and metal oxide nanoparticles: current status and perspectives. Materials Research Express, 6(8), 082006. doi:10.1088/2053-1591/ab254c.
4. Пикаев, А. К. Современная радиационная химия: Радиолиз газов и жидкостей/А. К. Пикаев; ред. В. И. Спицын; АН СССР. Институт физической химии. - М.: Наука, 1986. - Кн. 2 - 440 с.
