จุดควอนตัมที่ขับเคลื่อนด้วยพืชต่อสู้กับจุลินทรีย์และสีย้อมที่เป็นพิษ

เนื่องจาก Quercetin เป็นสารลดและความคงตัวตามธรรมชาติ จุดควอนตัม ZnS สลายสีย้อมที่แข็งตัวและทำลายแผ่นชีวะของแบคทีเรีย ในขณะที่ยังคงปลอดภัยสำหรับเซลล์ที่แข็งแรง

การศึกษา: การสังเคราะห์สีเขียวที่อาศัย Quercetin ของจุดควอนตัม ZnS และคุณสมบัติโฟโตคะตาไลติก ยาต้านจุลชีพ และพิษต่อเซลล์ เครดิตภาพ: ช่างภาพ Sinhyu/Shutterstock.com

ในตัวใหม่ รายงานทางวิทยาศาสตร์ ในการศึกษานี้ นักวิทยาศาสตร์สาธิตวิธีการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในการผลิตจุดควอนตัมซิงค์ซัลไฟด์ (ZnS) โดยใช้เควอซิทิน ซึ่งเป็นฟลาโวนอยด์ที่ได้จากพืช ซึ่งยังทำหน้าที่เป็นสารรีดิวซ์และรักษาเสถียรภาพอีกด้วย

จุดควอนตัม (QD) แสดงคุณสมบัติทางแสงและอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นเอกลักษณ์เมื่อขนาดของมันลดลงต่ำกว่ารัศมี Exciton Bohr ประมาณ 10 นาโนเมตรสำหรับ ZnS

คุณสมบัติระดับนาโนเหล่านี้ทำให้ ZnS QD มีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับการถ่ายภาพ การตรวจจับ และการประยุกต์ใช้โฟโตคะตะไลซิส

โดยทั่วไปเทคนิคการสังเคราะห์แบบดั้งเดิมต้องใช้อุณหภูมิสูง อุปกรณ์พิเศษ หรือตัวทำละลายที่ไม่มีน้ำ ในทางกลับกัน การสังเคราะห์สีเขียวมักเป็นเส้นทางที่เรียบง่ายกว่าและยั่งยืนกว่า

เนื่องจากโครงสร้างโพลีฟีนอลของ Quercetin จึงให้ทั้งกำลังรีดิวซ์และฟังก์ชันการรักษาเสถียรภาพของพื้นผิวที่จำเป็นในการผลิตผลึกนาโน ZnS ที่สม่ำเสมอในระบบน้ำ

ดูรายละเอียดทั้งหมด: ดาวน์โหลด PDF ที่นี่!

วิธีการสังเคราะห์

ทีมงานทำการสังเคราะห์ในสารละลายที่มีน้ำที่อุณหภูมิ 70°C ขั้นแรก ซิงค์ไนเตรตและโซเดียมซัลเฟตผสมและให้ความร้อน

หลังจากผ่านไปหนึ่งชั่วโมง เควอซิตินจะถูกเติมทีละหยด ซึ่งจะทำให้ไอออนของซัลเฟตลดลงเป็นซัลไฟด์และเริ่มต้นการเกิดนิวเคลียสของ ZnS

จุดควอนตัมที่ได้จะถูกแยกออกเพื่อกำหนดคุณลักษณะทั้งในรูปแบบการกระจายตัวของของเหลวและรูปแบบผง

ลักษณะทางแสงและโครงสร้าง

สเปกโทรสโกปี UV-Vis แสดงคุณสมบัติการดูดซับสองประการของ ZnS ประมาณ 370 นาโนเมตรและ 298 นาโนเมตร ซึ่งเป็นคุณลักษณะของการจำกัดควอนตัมที่แข็งแกร่ง

การวิเคราะห์โฟโตลูมิเนสเซนซ์เปิดเผยการปล่อยก๊าซที่ประมาณ 480, 613 และ 645 นาโนเมตร ซึ่งสอดคล้องกับสถานะที่เกี่ยวข้องกับข้อบกพร่องและพื้นผิวที่ได้รับผลกระทบจากการปิดฝาเควอซิติน

FTIR ยืนยันว่าหมู่ฟังก์ชันที่ได้มาจากเควอซิทิน รวมถึงคุณสมบัติไฮดรอกซิล คาร์บอกซิล และอะโรมาติก ถูกยึดอยู่บนพื้นผิวของอนุภาคนาโน การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์บ่งชี้เฟสผลึกของซิงค์ผสมที่คาดหวังด้วยขนาดผลึก 4-8 นาโนเมตร

ภาพ SEM เปิดเผยมวลรวมระดับนาโน ในขณะที่ TEM ยืนยันการกระจายตัวที่ดี อนุภาคทรงกลมส่วนใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 10 นาโนเมตร การวิเคราะห์ EDX ยืนยันว่ามีเพียง Zn และ S เท่านั้น ซึ่งยืนยันความบริสุทธิ์สูง

ความเสถียรทางความร้อนและโฟโตลูมิเนสเซนซ์

การวัด PL ที่ขึ้นกับอุณหภูมิที่ดำเนินการตั้งแต่ 0 ถึง 40 °C แสดงให้เห็นว่าความเข้มที่คาดการณ์ได้จะลดลงที่อุณหภูมิที่สูงขึ้น เนื่องจากกระบวนการที่ไม่แผ่รังสีโดยใช้เสียงช่วย

ที่สำคัญ ความเข้มของ PL ฟื้นตัวเต็มที่หลังจากรอบการให้ความร้อนและความเย็นหลายครั้ง ซึ่งบ่งชี้ถึงความเสถียรของโครงสร้างสูง ซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานการถ่ายภาพทางชีวการแพทย์ใกล้กับอุณหภูมิทางสรีรวิทยา

ไบโอฟิล์มและฤทธิ์ต้านจุลชีพ

การทดสอบการยับยั้งไบโอฟิล์มแสดงให้เห็นการออกฤทธิ์ที่มีนัยสำคัญต่อ Pseudomonas aeruginosa และ เอสเชอริเคีย โคไลโดยลดลงประมาณ 84% และ 83% ตามลำดับ

การกำหนดเป้าหมายของแผ่นชีวะนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการต่อสู้กับการติดเชื้อบนพื้นผิว ซึ่งมักจะต้านทานต่อการรักษาแบบเดิมๆ

ในการทดสอบต้านเชื้อรา แคนดิดา อัลบิแคนส์ZnS QD สร้างโซนยับยั้งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 22 มม. ซึ่งเหนือกว่ากลุ่มควบคุมคลอเฮกซิดีนมาตรฐาน (20 มม.)

ผลกระทบเหล่านี้มีสาเหตุมาจากการผลิตออกซิเจนที่เกิดปฏิกิริยา การปล่อยไอออน และปฏิกิริยาของพื้นผิวที่รบกวนโครงสร้างของจุลินทรีย์

การทดสอบ MTT บนเซลล์ไฟโบรบลาสต์ L929 แสดงให้เห็นว่าความอยู่รอดยังคงสูงกว่า 75% ที่ความเข้มข้นที่ทดสอบทั้งหมด ซึ่งบ่งชี้ถึงความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่น่ามีแนวโน้มสำหรับการใช้งานด้านชีวการแพทย์ การมีชีวิตที่ลดลงเล็กน้อยสะท้อนถึงปฏิกิริยาที่คาดหวังของอนุภาคนาโนกับเซลล์โดยไม่มีความเป็นพิษต่อเซลล์อย่างมีนัยสำคัญ

การย่อยสลายสีย้อมด้วยแสงด้วยแสง

เมื่อสัมผัสกับรังสียูวีเป็นเวลา 24 ชั่วโมง จุดควอนตัมจะสลายสีย้อมสีเขียวประมาณ 85% และสีย้อมเมทิลีนบลูลงประมาณ 70%

ผลลัพธ์เหล่านี้เกิดจากการสร้างรูอิเล็กตรอนที่มีประสิทธิภาพและการก่อตัวของ ROS บนพื้นผิว ZnS ซึ่งช่วยเร่งการสลายตัวของสีย้อม

ความเข้มข้นของ QD ที่สูงขึ้นจะเพิ่มอัตราการย่อยสลายมากขึ้น ซึ่งสอดคล้องกับจลนพลศาสตร์ของแลงเมียร์-ฮินเชลวูดลำดับที่หนึ่ง

แอปพลิเคชัน

โดยรวมแล้ว การศึกษานี้นำเสนอวิธีการที่ใช้เควอซิตินอย่างยั่งยืนในการผลิตจุดควอนตัม ZnS พร้อมคุณสมบัติทางแสง โครงสร้าง ยาต้านจุลชีพ และโฟโตคะตะไลติกที่มีการกำหนดไว้อย่างดี

การรวมกันของการยับยั้งไบโอฟิล์ม ความคงตัวทางความร้อน ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ และการย่อยสลายสีย้อมที่รุนแรงทำให้พวกมันเป็นตัวเลือกที่น่ามีแนวโน้มสำหรับการใช้งานทางชีวการแพทย์และสิ่งแวดล้อมในอนาคต

การอ้างอิงนิตยสาร

เซ็นซอย กัน บี., และคณะ– (2025)- การสังเคราะห์สีเขียวของ Quercetin ที่เป็นสื่อกลางของจุดควอนตัม ZnS และคุณสมบัติโฟโตคะตาไลติก ยาต้านจุลชีพ และพิษต่อเซลล์ รายงานทางวิทยาศาสตร์ ดอย: