Production verte de nanoparticules de cuivre : potentiels catalytique, antibactérien, cytotoxique et antioxydant

Résumé

Les nanoparticules de cuivre (CuNPs) suscitent un grand intérêt en raison de leurs propriétés extraordinaires telles que le rapport surface/volume élevé, la limite d'élasticité élevée, la ductilité, la dureté, la flexibilité et la rigidité. Les CuNPs montrent des activités catalytique, antibactérienne, antioxydante et antifongique ainsi que des propriétés cytotoxiques et anticancéreuses dans de nombreuses applications différentes. De nombreuses méthodes physiques et chimiques ont été utilisées pour synthétiser des nanoparticules, incluant l'ablation laser, le processus assisté par micro-ondes, sol-gel, co-précipitation, décharge par fil pulsé, dépôt de vapeur sous vide, irradiation haute énergie, lithographie, broyage mécanique, réduction photochimique, électrochimie, synthèse par électropulvérisation, réaction hydrothermale, microémulsion et réduction chimique. La phytosynthèse des nanoparticules a été suggérée comme une alternative précieuse aux méthodes physiques et chimiques en raison de sa faible cytotoxicité, de ses perspectives économiques, de son respect de l'environnement, de sa biocompatibilité améliorée et de ses activités antioxydantes et antimicrobiennes élevées. La revue explique les techniques de caractérisation, leur rôle principal, limitations et sensibilité utilisées dans la préparation des CuNPs. Un aperçu des techniques utilisées dans la synthèse des CuNPs, la procédure de synthèse, les paramètres de réaction qui affectent les propriétés des CuNPs synthétisés, et une analyse de criblage utilisée pour identifier les phytochimiques dans différentes plantes est présentée à partir de la littérature récente qui a été revue et résumée. Les mécanismes hypothétiques de réduction de l'ion cuivre par la quercétine, de stabilisation des nanoparticules de cuivre par la santine, de l'activité antimicrobienne et de la réduction du 4-nitrophénol avec illustrations diagrammatiques sont donnés. Le but principal de cette revue était de résumer les données des plantes utilisées pour la synthèse des CuNPs et d'ouvrir une nouvelle voie pour les chercheurs afin d'investiguer les plantes qui n'ont pas été utilisées par le passé.

Mécanisme proposé pour l'activité antibactérienne des nanoparticules de cuivre.

Contexte

Les nanoparticules (NPs) ont de nombreuses applications intéressantes dans le domaine industriel telles que la technologie spatiale, le magnétisme, l'optoélectronique et l'électronique, les cosmétiques, et les applications catalytiques, pharmaceutiques, biomédicales, environnementales et énergétiques [1, 2]. Les propriétés extraordinaires des NPs telles que la ductilité, la limite d'élasticité élevée, la dureté, la flexibilité, la rigidité, le rapport surface/volume élevé, l'effet tunnel macroquantique et la taille quantique sont attribuables par rapport aux propriétés des matériaux massifs ayant la même composition chimique [3]. En effet, les propriétés des NPs, qui peuvent considérablement différer de celles observées pour les particules fines, sont une surface spécifique plus élevée, des propriétés optiques spécifiques, des points de fusion plus bas, des aimantations spécifiques, une résistance mécanique et de nombreuses applications industrielles [4]. Les nanoparticules de cuivre (CuNPs) sont d'un grand intérêt en raison de leur disponibilité facile, de leur faible coût et de leurs propriétés similaires à celles des métaux nobles [5,6,7,8,9]. Les CuNPs peuvent aussi être utilisés dans les capteurs, les systèmes de transfert de chaleur [10,11,12], et l'électronique (pile à combustible et cellule solaire), comme catalyseurs dans de nombreuses réactions et comme agents bactéricides et antimicrobiens utilisés pour revêtir l'équipement hospitalier [13,14,15,16,17,18,19].

De nombreuses méthodes physiques et chimiques incluant l'ablation laser [20], le processus assisté par micro-ondes, sol-gel [21], co-précipitation [22], décharge par fil pulsé [23], dépôt de vapeur sous vide [24], irradiation haute énergie [25], lithographie [26], broyage mécanique [27], réduction photochimique, électrochimie [28,29,30,31,32], synthèse par électropulvérisation [33], réaction hydrothermale [34], microémulsion [35] et réduction chimique sont utilisées pour synthétiser des nanoparticules. Bien que les méthodes physiques et chimiques produisent des nanoparticules bien définies et pures, ces méthodes ne sont ni rentables ni éco-responsables en raison de l'utilisation de produits chimiques toxiques. L'un des critères les plus importants de la nanotechnologie est le développement de procédures de chimie verte éco-responsables, non toxiques et propres [36]. Donc, la biosynthèse des nanoparticules contient une méthode basée sur la chimie verte qui utilise différents organismes biologiques tels que les plantes [37, 38], actinomycètes [39, 40], champignons [41,42,43,44], bactéries [45,46,47,48,49], levures [50,51,52] et virus [53, 54]. Les entités biologiques offrent une approche non toxique, propre et respectueuse de l'environnement pour synthétiser les NPs avec une large gamme de tailles, propriétés physicochimiques, formes et compositions [55].

Les nanoparticules de cuivre ont été synthétisées et stabilisées dans la littérature en utilisant différentes plantes telles que Euphorbia esula [56], Punica granatum [57], Ocimum sanctum [58], Ginkgo biloba [59], Calotropis procera [60], Lawsonia inermis [61], Citrus medicalinn [62], Camellia sinensis [63], Datura innoxia [64], Syzygium aromaticum [65], Sesamum indicum [66], Citrus limon, Curcuma curcumine [67], Gloriosa superba L. [68], Ficus carica [69], Aegle marmelos [70], Caesalpinia pulcherrima [71], Cassia fistula [72], Leucas aspera, Leucas chinensis [73], Delonix elata [74], Aloe barbadensis Miller [75], Thymus vulgaris [76], Phyllanthus emblica [77], Magnolia kobus [78], Eucalyptus [79], Artabotrys odoratissimus [80], Capparis zeylanica [81], Vitis vinifera [82], Hibiscus rosa-sinensis [83], Zingiber officinale [84], Datura metel [85], Zea mays [86], Urtica, Matricaria chamomilla, Glycyrrhiza glabra, Schisandra chinensis, Inula helenium, Cinnamomum [87], Dodonaea viscosa [88], Cassia auriculata [89], Azadirachta indica, Lantana camara, Tridax procumbens [90], Allium sativum [91], Asparagus adscendens, Bacopa monnieri, Ocimum basilicum, Withania somnifera [92], Smithia sensitiva, Colocasia esculenta [93], Nerium oleander [94] et Psidium guajava [95] ; en utilisant différentes algues/champignons tels que Phaeophyceae [96], Stereum hirsutum [97] et Hypocrea lixii [98] ; et en utilisant certains microorganismes tels que Pseudomonas fluorescens [99] et Enterococcus faecalis [100] cultures.

Biosynthèse des nanoparticules de cuivre

Parties de la plante utilisées pour l'extrait

Différentes parties des plantes sont utilisées pour la préparation des extraits de plantes telles que les feuilles, graines, écorces, fruits, pelures, fibres, racines et gommes. Les feuilles et racines sont utilisées de deux manières. Premièrement, les feuilles et racines fraîches sont utilisées pour la préparation des extraits de plantes, et deuxièmement, les feuilles et racines sèches sous forme de poudre sont utilisées.

Procédure de synthèse des CuNPs

Pour la synthèse des CuNPs, l'extrait de plante a été préparé en utilisant différentes parties de différentes plantes. Pour la synthèse de l'extrait de la partie de la plante d'intérêt, les feuilles sont collectées et lavées à l'eau du robinet puis à l'eau distillée pour éliminer les particules de poussière. Les feuilles lavées sont utilisées de deux façons. Premièrement, ces feuilles sont séchées au soleil pendant 1–2 h pour éliminer l'humidité résiduelle. Des poids connus de ces feuilles séchées au soleil sont divisés en petites parties et trempés dans de l'eau déionisée ou une solution d'éthanol. Ce mélange est agité pendant 24 h à température ambiante en utilisant un agitateur magnétique puis filtré pour utilisation ultérieure. Deuxièmement, ces feuilles sont séchées au soleil pendant 4–7 jours ou séchées au four à 50 °C pendant 1 jour et pulvérisées à l'aide d'un mélangeur domestique. Un poids connu de poudre de plante est mélangé dans une solution d'eau ou d'éthanol puis agité et filtré.

Pour la synthèse des CuNPs, une solution aqueuse de sels précurseurs tels que sulfate de cuivre, chlorure de cuivre, acétate de cuivre et nitrate de cuivre avec différentes concentrations est mélangée avec l'extrait de plante. Une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium est aussi préparée et ajoutée au mélange réactionnel pour contrôler le pH du milieu. Le mélange réactionnel est fortement agité pendant différents intervalles de temps dans un agitateur électrique et chauffé au four à différents intervalles de temps et à différentes températures. La formation des CuNPs peut aussi avoir lieu à température ambiante et est confirmée par le changement de couleur du mélange réactionnel. À la fin, les nanoparticules ont été centrifugées et séchées à différentes températures. Les optimisations de réaction ont lieu en changeant le pH du mélange, la concentration du sel précurseur, le temps de chauffage et la température du mélange réactionnel. Dans la littérature, différentes plantes ont été utilisées pour la formation de nanoparticules de cuivre en utilisant différents sels précurseurs avec différentes conditions de réaction comme montré dans le Tableau 1. D'après le tableau, on peut voir que les différentes conditions de réaction affectent la forme et la taille des nanoparticules de cuivre.

Effet des paramètres de réaction sur les propriétés des NPs

La concentration de l'extrait de plante joue un rôle principal dans la réduction et la stabilisation des CuNPs. Il a été rapporté qu'en augmentant la concentration de l'extrait de plante, le nombre de particules augmentait [88]. En augmentant la concentration de l'extrait de plante, la concentration de phytochimiques augmentait et la réduction du sel de cuivre augmentait aussi. En raison de la réduction rapide du sel métallique, la taille des nanoparticules diminuait aussi [101].

La taille et la structure des CuNPs sont hautement affectées par le sel de cuivre. La morphologie des nanoparticules change quand le sel (ex: chlorure de cuivre, acétate de cuivre, nitrate de cuivre ou sulfate de cuivre) est utilisé en présence d'hydroxyde de sodium. Il a été rapporté que la forme était triangulaire et tétraédrique dans le cas du chlorure de cuivre, en forme de bâtonnet dans le cas de l'acétate de cuivre, et sphérique dans le cas du sulfate de cuivre [102]. En augmentant la concentration du sel précurseur, la taille des CuNPs augmentait aussi.

La synthèse des CuNPs donne les meilleurs résultats en variant le pH du milieu réactionnel dans la plage préférée. La taille des nanoparticules était contrôlée en changeant la valeur du pH du mélange réactionnel. À pH plus élevé, des nanoparticules de plus petite taille étaient obtenues comparées à celles obtenues à faible valeur de pH. Cette différence peut être attribuée à la différence de taux de réduction des sels métalliques par l'extrait de plante. La relation inverse entre la valeur du pH et la taille de la nanoparticule montrait qu'une augmentation de la valeur du pH permet d'obtenir de petites nanoparticules sphériques tandis qu'une diminution de la valeur du pH donne de grosses nanoparticules (en forme de bâtonnet et triangulaires). L'effet sur les spectres d'absorption de différentes valeurs de pH (4, 6, 8, 10 et 12) est représenté dans la Fig. 1 [36]. Il a été rapporté que l'addition d'extrait de plante au CuCl₂ ne menait pas à la formation de CuNPs mais, au lieu de cela, les CuNPs étaient obtenus en changeant le pH du mélange réactionnel en milieu basique. Le même comportement a été observé par Wu et Chen, et il a été conclu que le pH joue un rôle important dans la synthèse des CuNPs [103].

Parties de la plante utilisées pour la préparation de l'extrait de plante

Mécanisme de la phytosynthèse des nanoparticules de cuivre

Criblage phytochimique : une analyse qualitative

L'analyse de criblage phytochimique est une analyse chimique réalisée pour la détection des phytochimiques dans différentes plantes. Un extrait de plante frais avec des produits chimiques ou des réactifs chimiques est utilisé pour cette analyse [77] comme montré dans le Tableau 2.

Phytochimiques pour la réduction du métal et la stabilisation des NPs

La synthèse verte des CuNPs par l'utilisation de phytochimiques offre un contrôle plus flexible sur la forme et la taille des NPs (c.-à-d., en changeant la température de réaction, la concentration de l'extrait de plante, la concentration du sel métallique, le temps de réaction et le pH du mélange réactionnel). Le changement de couleur du milieu réactionnel indique la réduction de l'ion métallique et la formation des NPs. La réduction verte des sels de cuivre commence instantanément, et la formation de nanoparticules de cuivre est indiquée par le changement de couleur du mélange réactionnel. Les phytochimiques jouent un rôle principal en réduisant d'abord les ions métalliques puis en stabilisant les noyaux métalliques sous forme de nanoparticules comme montré dans la Fig. 2. L'interaction des phytochimiques avec les ions métalliques et la concentration de ces phytochimiques contrôlent la forme et la taille des CuNPs.

Un protocole pour réduire les ions métalliques puis stabiliser les noyaux métalliques

Les flavonoïdes contiennent des composés polyphénoliques, ex: quercétine, catéchines, flavanones, isoflavones, santine, penduletine, alizarine, pinocembrine, anthocyanes, flavones, tanins et saponines, qui sont présents dans différentes plantes telles que Ginkgo biloba [59], Citrus medicalinn [62], Phyllanthus emblica [77], Hibiscus rosa-sinensis [83] et Dodonaea viscosa [93]. Ces composés jouent un rôle principal dans la réduction et la chélation du métal. Divers groupes fonctionnels présents dans les flavonoïdes sont responsables de la réduction de l'ion cuivre. Il a été supposé qu'un atome d'hydrogène réactif dans les flavonoïdes peut être libéré pendant les altérations tautomères de la forme énol à la forme cétone qui peut réduire les ions cuivre pour former des noyaux de cuivre ou CuNPs. Par exemple, il est supposé que dans le cas d'extraits de plante Ginkgo biloba, c'est la transformation de la quercétine (flavonoïde) qui joue un rôle principal dans la réduction des ions métalliques de cuivre en noyaux de cuivre ou CuNPs due au changement de la forme énol à la forme cétone comme montré dans la Fig. 3.

Réduction des ions cuivre par la quercétine

Pendant le processus de synthèse des CuNPs, les ions métalliques avec des états d'oxydation monovalents ou divalents sont convertis en noyaux de cuivre à oxydation zéro et ces noyaux sont fusionnés pour obtenir différentes formes. Pendant la nucléation, les noyaux s'agrègent pour former différentes formes telles que fils, sphères, cubes, bâtonnets, triangles, pentagones et hexagones. Certains flavonoïdes ont la capacité de chélater les CuNPs avec leurs électrons π et groupes carbonyl. La quercétine et la santine sont des flavonoïdes avec une forte activité chélatrice due à la présence de deux groupes fonctionnels impliquant les hydroxyles et les carbonyls. Ces groupes chélatent avec les nanoparticules de cuivre en suivant le mécanisme précédent et expliquent aussi la capacité d'adsorption de la santine (flavonoïde) sur la surface des CuNPs comme montré dans la Fig. 4.

Stabilisation des nanoparticules de cuivre par la santine

Il a été supposé que les molécules de protéines (superoxyde dismutase, catalase, glutathion) dans différentes plantes telles que Hibiscus rosa-sinensis [83] et Camellia sinensis [104] affichent une forte activité réductrice pour la formation de nanoparticules à partir d'ions métalliques mais leur activité chélatrice n'est pas excessive. Les sucres tels que les monosaccharides (glucose), disaccharides (maltose et lactose) et polysaccharides dans la plante Camellia sinensis [63] peuvent agir comme agents réducteurs ou antioxydants et ont une série de transformations tautomères de cétone à aldéhyde.

D'autres phytochimiques tels que les polyphénols (ex: acide ellagique et acide gallique) présents dans Hibiscus rosa-sinensis [40], les phénylpropanoïdes (phénylalanine, tyrosine) dans Aegle marmelos [70], les terpénoïdes dans Ocimum sanctum et Asparagus adscendens [58, 92], les protéases cystéine dans Calotropis procera [60], la curcumine-aniline-azométhine dans Curcuma curcumine [67], l'acide ascorbique dans Citrus medicalinn [62], l'eugénol dans Syzygium aromaticum [65] et les alcaloïdes dans Aegle marmelos [70] jouent le même rôle de réduction des ions cuivre et de stabilisation des nanoparticules de cuivre. Les glucides, anthraquinones, quinones et anthocyanosides dans Phyllanthus emblica [77] ; les lignines et xanthones dans Hibiscus rosa-sinensis [83] ; et les glycosides cardiaques, triterpénoïdes, glycosides caroténoïdes et glycosides anthraquinones dans la plante Colocasia esculenta [93] sont aussi des phytochimiques présents dans les extraits de différentes plantes et agissent comme agents réducteurs et stabilisateurs. Des exemples de certains phytochimiques avec structures sont montrés dans la Fig. 5.

Phytochimiques avec leurs structures

Techniques de caractérisation

Pour la caractérisation des nanoparticules synthétisées, différentes techniques ont été utilisées telles que la spectroscopie ultraviolet-visible (UV-vis), la microscopie électronique à transmission (MET), la diffusion des rayons X à petit angle (SAXS), la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), la spectroscopie de fluorescence des rayons X (XRF), la diffraction des rayons X (DRX), la spectroscopie photoélectronique des rayons X (XPS), la microscopie électronique à balayage (MEB), la microscopie électronique à balayage à émission de champ (MEB-EC), l'analyse de taille de particules (PSA), le Malvern Zetasizer (MZS), la spectroscopie par dispersion d'énergie des rayons X (EDX/EDS), l'analyse de suivi de nanoparticules (NTA), la réflectométrie des rayons X (XRR), l'analyse Brunauer-Emmett-Teller (BET), la diffraction électronique de zone sélectionnée (SAED) et la microscopie à force atomique (AFM) (Tableau 3).

Applications des nanoparticules de cuivre

En raison de leurs propriétés chimiques et physiques exceptionnelles, grand rapport surface/volume, surface constamment renouvelable, faible coût et préparation non toxique, les CuNPs ont suscité un grand intérêt pour des applications dans différents domaines. Les nanoparticules de cuivre montrent une activité catalytique, antibactérienne, cytotoxique ou anticancéreuse, antioxydante et antifongique dans différentes applications. En activité catalytique, les nanoparticules de cuivre sont utilisées pour l'addition cycloaddition [3 + 2] de Huisgen des alcynes et azides dans de nombreux solvants sous conditions sans ligand [59], 1-méthyl-3-phénoxybenzène, 3,3-oxybis(méthylbenzène) [94], synthèse de 1-substitué 1H-1,2,3,4-tétrazole [76], adsorption du dioxyde d'azote et adsorption du dioxyde de soufre [66]. Dans la plupart des métaux de transition catalysés, les ligands de réaction d'Ullmann, tels que les phosphines, sont rapportés dans la littérature et la plupart des ligands sont chers, difficiles à préparer et sensibles à l'humidité. Pour ce travail, les nanoparticules de cuivre synthétisées sont utilisées pour le couplage d'Ullmann sans ligand de l'éther de diphényle. Différents colorants et composés organiques toxiques et pesticides présents dans les déchets industriels sont très nocifs pour l'environnement et les organismes vivants. Les nanoparticules de cuivre sont utilisées pour la dégradation de différents colorants tels que le bleu de méthylène [73], la dégradation de l'atrazine [86] et la réduction du 4-nitrophénol [76].

Parmi les agents antimicrobiens, les composés de cuivre ont été couramment utilisés en agriculture comme herbicides [105], algicides [106], fongicides [107] et pesticides ainsi que dans l'élevage animal comme désinfectant [108] (montré dans le Tableau 4). Les nanoparticules de cuivre biogéniques ont montré une puissante activité antibactérienne contre des pathogènes gram-positifs et gram-négatifs tels que Pseudomonas aeruginosa (MTCC 424), Micrococcus luteus (MTCC 1809), Enterobacter aerogenes (MTCC 2832) [57], Salmonella enterica (MTCC 1253), Rhizoctonia solani, Xanthomonas axonopodis pv. citri, Xanthomonas axonopodis pv. punicea [58], Escherichia coli (ATCC 14948) [62], Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Bacillus subtilis (ATCC 6633), Pediococcus acidilactici [69] et Klebsiella pneumoniae (MTCC 4030). En activité antifongique, les nanoparticules de cuivre sont utilisées contre Alternaria carthami, Colletotrichum gloeosporioides, Colletotrichum lindemuthianum, Drechslera sorghicola, Fusarium oxysporum f.sp. carthami, Rhizopus stolonifer, Fusarium oxysporum f.sp. ciceris, Macrophomina phaseolina, Fusarium oxysporum f.sp. udum, Rhizoctonia bataticola [58], Candida albicans, Curvularia, Aspergillus niger et Trichophyton simii [67]. En cytotoxicité, les nanoparticules de cuivre sont utilisées pour une étude sur les lignées cellulaires HeLa, A549, MCF7, MOLT4 et BHK21 (tumeurs cancéreuses) [60, 104].

Mécanisme hypothétique de l'activité antimicrobienne

Il a été observé que les CuNPs ont une excellente activité antimicrobienne et que peu de rapports présentaient le mécanisme de l'activité antibactérienne des nanoparticules de cuivre dans la littérature, mais ces mécanismes étaient hypothétiques. Il a été observé que les bactéries et les enzymes/protéines étaient détruites en raison de l'interaction des CuNPs avec le groupe –SH (sulfhydryle) [109, 110]. Il a aussi été rapporté que la structure hélicale des molécules d'ADN devient perturbée par l'interaction des CuNPs [111]. L'interaction des CuNPs avec la membrane cellulaire des bactéries diminue le potentiel électrochimique transmembranaire, et en raison de la diminution du potentiel électrochimique transmembranaire, cela affecte l'intégrité de la membrane [112]. Il a été supposé que les NPs métalliques libèrent leurs ions métalliques respectifs. Les nanoparticules de cuivre et les ions cuivre s'accumulent sur la surface cellulaire des bactéries et forment des puits dans la membrane, causant une fuite des composants cellulaires de la cellule et à l'intérieur de la cellule, causant un stress oxydatif qui mène à la mort cellulaire [112,113,114]. Un mécanisme hypothétique de l'activité antibactérienne représentant les possibilités ci-dessus est montré dans la Fig. 6.

Mécanisme pour l'activité antibactérienne des nanoparticules de cuivre

Activité catalytique pour la réduction du 4-nitrophénol

Le 4-nitrophénol (4-NP) qui se trouve habituellement dans les eaux usées agricoles et les produits industriels est dangereux et pas respectueux de l'environnement. L'hydrogénation ou la réduction du 4-NP, qui est converti en 4-aminophénol (4-AP), a lieu en présence de CuNPs. Les CuNPs peuvent catalyser la réaction pour surmonter la barrière cinétique en assistant le transfert d'électrons depuis les ions borohydrure donneurs vers l'accepteur 4-NP.

L'activité catalytique des CuNPs synthétisés a été étudiée dans la réduction du 4-nitrophénol en milieu aqueux à température ambiante en présence de solution aqueuse de borohydrure de sodium [56]. La réduction du 4-NP en utilisant les CuNPs est un processus simple et respectueux de l'environnement. L'efficacité catalytique des CuNPs pour la réduction du 4-NP a été examinée en utilisant un spectromètre UV-vis. Il a été observé que le pic d'absorption maximal pour le 4-NP en milieu aqueux était à 317 nm et le pic d'adsorption se décalait à 403 nm en ajoutant le borohydrure de sodium en raison de la formation d'ions 4-nitrophénolate. Un pic à 403 nm restait inchangé même après 2 jours, ce qui indiquait que la réduction du 4-NP ne peut pas avoir lieu en l'absence de catalyseur. Après ajout des CuNPs, le pic d'absorption de la solution se décalait à 300 nm et le pic à 403 nm disparaissait complètement ce qui indiquait la réduction du 4-NP en 4-AP sans aucun sous-produit. Un mécanisme hypothétique pour la réduction du 4-NP est montré dans la Fig. 7. Dans le mécanisme, le 4-NP et le borohydrure de sodium sont présents dans la solution sous forme d'ions. Les protons de l'ion borohydrure s'adsorbent sur la surface des nanoparticules de cuivre et produisent BO₂. Les ions 4-nitrophénolate s'adsorbent aussi sur la surface des CuNPs. En raison de l'adsorption des deux protons et de l'ion 4-nitrophénolate, les CuNPs surmontent la barrière cinétique des réactifs et l'ion 4-nitrophénolate est converti en ion 4-aminophénolate. Après conversion, la désorption de l'ion 4-aminophénolate a lieu et il est converti en 4-aminophénol.

Mécanisme pour la réduction du 4-nitrophénol

Conclusions

Cet article a révisé et résumé les informations récentes des méthodes biologiques utilisées pour la synthèse des nanoparticules de cuivre (CuNPs) en utilisant différentes plantes. La synthèse verte des CuNPs a été proposée comme une alternative précieuse aux méthodes physiques et chimiques avec faible cytotoxicité, perspectives économiques, respect de l'environnement, biocompatibilité améliorée, faisabilité et haute activité antioxydante et antimicrobienne des CuNPs. Le mécanisme de biosynthèse des NPs est encore inconnu, et plus de recherches doivent se concentrer sur le mécanisme de formation des nanoparticules et la compréhension du rôle des phytochimiques dans la formation des NPs. Cette revue donne les données des plantes utilisées dans la synthèse des nanoparticules de cuivre, la procédure de synthèse et les paramètres de réaction qui affectent les propriétés des CuNPs synthétisés. Une analyse de criblage phytochimique est une analyse chimique utilisée pour identifier les phytochimiques tels que la détection des glucides, tanins, saponines, flavonoïdes, alcaloïdes, anthraquinones et anthocyanosides dans différentes plantes. Le mécanisme de réduction de l'ion cuivre par la quercétine et la stabilisation des nanoparticules de cuivre par la santine est décrit dans cet article. Les techniques de caractérisation utilisées dans la littérature pour les nanoparticules de cuivre sont UV-vis, FTIR, DRX, MEB, MEB-EC, MET, PSA, MZS, EDX, NTA, SAXS, XRR, XRF, XPS, BET, SAED et AFM. Les nanoparticules de cuivre montrent une activité catalytique, antibactérienne, cytotoxique ou anticancéreuse, antioxydante et antifongique dans différentes applications. Les mécanismes hypothétiques de l'activité antimicrobienne et de la réduction du 4-nitrophénol avec diagrammes sont montrés dans cet article.

Des CuNPs avec différentes propriétés structurales et effets biologiques efficaces peuvent être fabriqués en utilisant de nouveaux protocoles verts dans les jours à venir. Le contrôle sur la taille des particules et, à son tour, les propriétés dépendantes de la taille des CuNPs ouvrira de nouvelles portes pour leurs applications. Cette étude fournit un aperçu de la synthèse des CuNPs en utilisant des extraits de plantes, des extraits microbiens et des biomolécules naturellement présentes. Bien que tous ces protocoles verts pour la synthèse des CuNPs aient leurs propres avantages et limitations, l'utilisation d'extrait de plante comme réducteur est plus bénéfique comparée à l'utilisation d'extrait microbien en raison du taux de production rapide des nanoparticules avec le premier réducteur vert.