نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی، دانشکده شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه شیمی، دانشکده علوم، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف:
امروزه استفاده از روشهای سنتز سبز بدون استفاده از مواد شیمیایی، جهت تولید نانو ذرات زیست سازگار، با ویژگی های معین مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مهمترین روشهای سنتز سبز، تولید نانو ذرات فلزی با استفاده از ارگانیسم ها است. بهره برداری از مواد مختلف گیاهی برای سنتز نانو ذرات یک فناوری سبز محسوب میشود، زیرا هیچ ماده شیمیایی مضری را درگیر نمیکند. یکی از تکنیکهای روش سنتز سبز استفاده از عصاره گیاهان است که با استفاده از ترکیبهای احیا کننده موجود در خود، سبب احیای نمکهای فلزی به یونهای فلزی میشوند. در سالهای اخیر نانو ذرات مغناطیسی پوشش دار شده با توجه به ویژگیهای منحصر به فرد خود کاربردهای جدید و گسترده ای در صنعت و پزشکی پیدا کردهاند. اصالح سطح این نانو ذرات توسط عصاره گیاه سبب افزایش کارایی و راندمان آنها در زمینه جذب رنگهای خطرناک و آالاینده های معدنی میشود. همچنین به دلیل فعالیتهای خوب ضد باکتریایی و ضد التهابی از آنها در زمینه بیولوژیکی نیز میتوان استفاده نمود.
مواد و روشها:
جهت سنتز نانو ذرات مغناطیسی نمکهای کلرید آهن و نیترات نیکل با عصاره هلیله سیاه مخلوط و تحت همزن شدید قرار گرفتند. تغییر فوری رنگ در این مرحله از قهوه ای به سیاه نشان دهنده احیای یونهای فلزی به نمکهای فلزی بود. سپس نمونه خشک و به کمک هاون پودر شد. ساختار و ریخت شناسی نانو ذرات سنتز شده با استفاده از تکنیکهای طیف سنجی تبدیل فوریه مادون (FTIR) قرمز  و میکروسکوپ ، پراش اشعه ایکس (XRD)  الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج و بحث:
هدف از این پژوهش سنتز و توسعه یک روش جدید برای تهیه نانو ذرات با ویژگی سوپر مغناطیسی با استفاده از روشهای محیط زیستی و شیمی سبز است. بدین منظور از هلیله سیاه به عنوان یک گیاه دارویی برای اولین بار در تهیه نانو ذرات مغناطیسی اکسید آهن - نیکل استفاده شد. طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، اصالح سطح نانو ذرات مغناطیسی با استفاده از عصاره هلیله سیاه را تأییدکرد و میکروسکوپ الکترونی روبشی ریخت شناسی و اندازه حدودی نانو ذرات مغناطیسی بدون پوشش و زیست عملگرا شده با این عصاره را معین نمود. همچنین این نتایج نشان داد که نانو ذرات از نظر ساختار کمابیش کروی و قطر متوسط ذرات آنها 26.67 نانومتر بوده است. الگوی پراش اشعه ایکس طبیعت کریستالی، خلوص باال و ساختار مکعب محور نانو ذرات مغناطیسی بدون پوشش و زیست عملگرا شده را به خوبی نشان داد.
نتیجه گیری:
رویکرد ما استفاده از عصاره آبی استخراج شده از هلیله سیاه به عنوان عامل کاهش دهنده، تثبیت کننده و پوششی در سنتز نانو ذرات مغناطیسی آهن و نیکل است. روش پیشنهادی در این پژوهش سنتز سبز نانو ذرات مغناطیسی دو جزیی با استفاده از عصاره گیاه هلیله سیاه را امکان پذیر می سازد. استفاده نکردن از روش های هیدروترمال و هم رسوبی در ساخت نانو ذره و همچنین تهیه عصاره گیاه در محیط آبی و کاربرد آن از مزایای مهم این تحقیق میباشد. بنابر این روش ترکیبهای آنتی اکسیدانی پلی فنولی موجود در عصاره گیاه همزمان موجب کاهش یونهای فلزی و عامل کمپلکس کننده عمل کرده و سبب سنتز نانو ذرات فلزی میگردد که دارای ویژگیهای آنتی باکتریال نیز است

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Green synthesis of magnetic iron-nickel oxide nanoparticles using Terminalia chebula extract

نویسندگان [English]

  • Hadise Asadian 1
  • Fariba Tadayon 1
  • Sanaz Raeis Farshid 2

1 Department of Chemistry, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

2 Department of Chemistry, Lahijan Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Introduction:
Nowadays, the use of green synthesis methods without the use of chemicals to produce biocompatible nanoparticles with specific properties has been widely considered. One of the most important methods of green synthesis is the production of metallic nanoparticles using organisms. Exploiting various plant materials for green synthesis of nanoparticles is a green technology because it does not involve any harmful chemicals. One of the techniques of the green synthesis method is the use of plant extracts, which reduces metal salts to metal ions by using reductive compounds in them. In recent years, coated magnetic nanoparticles have found new and widespread applications in industry and medicine due to their unique properties. Modifying the surface of these nanoparticles by plant extract enhances their efficiency in absorbing hazardous dyes and mineral pollutants. They also have antibacterial and anti-inflammatory activities.
Material and methods:
In order to synthesize the nanoparticles, iron chloride and nickel nitrate salts were mixed with the extract of Terminalia chebula and subjected to severe stirring. The immediate change of color from brown to black at this stage indicated the revival of metal ions to metal salts. The sample was then dried and powdered with mortar. Structure and morphology of synthesized nanoparticles were investigated by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), and Scanning Electron Microscope (SEM).
Results and discussion:
The purpose of this research was to synthesize and develop a novel method for the preparation of super-magnetic nanoparticles using environmental and green chemistry methods. For this purpose, T. chebula was used as a medicinal plant in the preparation of iron-nickel magnetic nanoparticles for the first time. The FTIR method confirmed the surface modification of magnetic nanoparticles using T. chebula extract and SEM determined the morphology and approximate size of uncoated and bio operative magnetic nanoparticles. The results also showed that the nanoparticles were nearly spherical with approximately 26.67 nm average diameter. The X-ray diffraction pattern showed the crystalline nature, high purity, and cube-centered structure of the uncoated and bioactive magnetic nanoparticles.
Conclusion:
The proposed method in this study makes it possible to synthesize green binary magnetic nanoparticles using the extract of T. chebula. Not using hydrothermal and sedimentary methods in nanoparticle fabrication as well as preparation of a plant extract in the aquatic environment were important advantages of this study. According to this method, phenolic antioxidant compounds in the plant extract simultaneously reduced metal ions and chelating agents and also the synthesis of metal nanoparticles, which also have antibacterial properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Green chemistry
  • Biosynthesis
  • Antioxidant compounds
  • Terminalia chebula extract
  • Super magnetic nanoparticles

Ahmad, T., Irfan, M., Bustam, M.A. and Bhattacharjee, S., 2016. Effect of reaction time on green synthesis of gold nanoparticles by using aqueous extract of Elaise Guineensis (Oil palm leaves). Procedia Engineering. 148, 467–472.

Das, R.K., Gogoi, N. and Bora, U., 2011. Green synthesis of gold nanoparticle using Nyctanthes arbor-tristis flower extract. Bioprocess and Biosystems Engineering. 34(5), 615–619.

Din, M.I. and Rani, A., 2016. Recent Advances in the synthesis and stabilization of nickel and nickel oxide nanoparticles: a green adeptness. International Journal of Analytical Chemistry. 3512145e. DOI: http://dx.doi.org/10.1155/2016/3512145.

Din, M.I., Nabi, A.G., Rani, A., Aihetasham, A. and Mukhtar, M., 2018. Single step green synthesis of stable nickel and nickel oxide nanoparticles from Calotropis gigantea: catalytic and antimicrobial potentials. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management. 9, 29–36.

Escobar, B., Lucio‐Garcia, M.A., Barbosa, R. and Morales‐Acosta, D., 2018. Synthesis and characterization of NiO nanoparticles using Manihot esculenta aqueous extracts. Preprints. 2018110242e. DOI: http://dx.doi.org/10.20944/preprints201811.0242.v1.

Ibrahim, F., Aziz, M.H., Fatima, M., Shaheen, F., Ali, S.M. and Huang, Q., 2018. In vitro cytotoxicity, MMP and ROS activity of green synthesized nickel oxide nanoparticles using extract of Terminalia Chebula against MCF-7 Cells. Materials Letters. 234, 129–133.

Ibrahim, H.M.M., 2014. Green synthesis and characterization of silver nanoparticles using banana peel extract and their antimicrobial activity against representative microorganisms. Journal of Radiation Research and Applied science. 8(3), 265–275.

Iravani, S., 2011. Green synthesis of metal nanoparticles using plants. Green Chemistry. 13, 2638.

Jebakumar, T. and Sethuraman, M.G., 2012. Instant green synthesis of silver nanoparticles using Terminalia chebula fruit extract and evaluation of their catalytic activity on reduction of methylene blue. Process Biochemistry. 47, 1351–1357.

Karpagavinayagam, P. and Vedhi C., 2018. Green synthesis of novel nickel oxide nanoparticles using mangroves and its electrochemical characterization. International Journal of Science, Engineering and Management. 3(4), 699–702.

Kumar, K.M., Mandal, B.K., Kumar, K.S., Reddy, P.S. and Sreedhar, B., 2013. Biobased green method to synthesis palladium and iron nanoparticles using Terminalia chebula aqueous extract. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 102, 128–133.

Lakshmanan, G., Sathiyaseelan, A., Kalaichelvan, P.T. and Murugesan, K., 2018. Plant-mediated synthesis of silver nanoparticles using fruit extract of Cleome viscosa L.: assessment of their antibacterial and anticancer activity. Karbala International Journal of Modern Science. 4(1), 61–68.

Mahdavi, M., Namvar, F., Ahmad, M.B. and Mohamad, R., 2013. Green biosynthesis and characterization of magnetic iron oxide (Fe₃O₄) nanoparticles using seaweed (Sargassum muticum) aqueous extract. Molecules. 18(5), 5954–64.

Mohanpuria, P., Rana, N.K. and Yadav, S.K., 2008. Biosynthesis of nanoparticles: technological concepts and future applications. Journal of Nanoparticle Research. 10, 507–17.

Moustafa, M.H. and Al Din, R.S., 2017. Green synthesis and characterization of iron-oxide nanoparticles by guava aqueous leaves extract for doxorubicin drug loading. Journal of Bioscience and Applied Research. 3(1), 177-180.

Nasrollahzadeh, M., Sajadi, S.M., Rostami-Vartooni, A. and Khalaj, M., 2014. Green synthesis of Pd/Fe3O4 nanoparticles using Euphorbia condylocarpa M. bieb root extract and their catalytic applications as magnetically recoverable and stable recyclable catalysts for the phosphine-free Sonogashira and Suzuki coupling reactions. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 396, 31–39.

Taghavi-Fardood, S., Ramazani, A. and Moradi, S., 2017. A novel green synthesis of nickel oxide nanoparticles using Arabic gum. Chemistry Journal of Moldova. General, Industrial and Ecological Chemistry. 12(1), 115–118.

Taib, N.I., Latif, F.A., Mohamed, Z. and Zambri, N.D.S., 2018. Green synthesis of iron oxide nanoparticles (Fe3O4-NPs) using Azadirachta Indica Aqueous Leaf Extract. International Journal of Engineering and Technology. 7, 9–13.