Saponines de Platycodon de Platycodi Radix (Platycodon grandiflorum) pour la synthèse verte de nanoparticules d'or et d'argent

Contexte

Avec l'augmentation des problèmes de durabilité, la chimie verte a été au centre de nombreux domaines de recherche. L'utilisation de produits naturels dans la synthèse de nanoparticules métalliques (MNP) a suscité un intérêt considérable en raison de la durabilité de ces méthodes. Les MNP ont montré des applications polyvalentes dans la chimie des matériaux, la biologie et la médecine [1,2,3,4]. Les MNP sont généralement synthétisés par des méthodes chimiques via des réactions de réduction d'ions métalliques. Les réactions de réduction chimique nécessitent généralement des produits chimiques nocifs et toxiques, tels que le borohydrure de sodium, pour synthétiser les MNP. Actuellement, les produits naturels peuvent remplacer l'utilisation de produits chimiques nocifs et présentent les avantages suivants :(i) le procédé de synthèse diminue les déchets chimiques nocifs; (ii) la stratégie de synthèse verte protège notre santé et notre environnement mondial; (iii) la stratégie répond aux initiatives durables globales; (iv) les activités synergiques en combinant les deux matériaux (produits naturels et MNP) peuvent être anticipées avec une biocompatibilité accrue, ce qui est très bénéfique pour les systèmes in vitro et in vivo; (v) la stratégie est rentable et peut être étendue à plus grande échelle ; et enfin, (vi) le processus de synthèse verte peut être effectué par une réaction en un seul pot.

Les AuNP ont été largement appliquées dans les domaines de la catalyse, de l'administration de médicaments, de la détection chimique et biologique, de l'imagerie, de la thérapie photothermique et de la thérapie photodynamique [1, 5,6,7,8]. Parmi diverses applications, l'application en tant que catalyseur dans des réactions chimiques est un domaine en croissance progressive. Pour explorer de nouvelles applications catalytiques des AuNPs, une réaction modèle réduisant le 4-nitrophénol (4-NP) en 4-aminophénol (4-AP) en présence d'un excès de borohydrure de sodium est couramment utilisée. L'une des raisons d'utiliser la réaction de réduction 4-NP à 4-AP comme réaction modèle est que la progression de la réaction peut être suivie directement par spectrophotométrie UV-visible. Sans la purification et l'identification du produit final (c'est-à-dire le 4-AP), l'observation des changements d'absorbance dans le mélange réactionnel démontre suffisamment la progression de la réaction. Il a été rapporté que les AgNPs ont une puissante activité antimicrobienne. En particulier, le rapport surface/volume élevé des AgNPs est bénéfique pour exercer une activité antimicrobienne par rapport à leurs homologues en vrac. Les AgNP sous forme de pommades, de crèmes et de gels ont été appliqués dans le traitement des brûlures [9].

Divers produits naturels, notamment des acides aminés, des peptides, des champignons, des bactéries, des extraits de plantes, des algues, des polysaccharides et des levures, ont été adaptés pour servir dans la synthèse verte [10, 11]. Des extraits de plantes ont été efficacement appliqués comme agents réducteurs verts pour la synthèse d'AuNPs et d'AgNPs [11, 12]. Parmi divers extraits de plantes, les médecines traditionnelles chinoises (MTC) avec des activités biologiques et pharmacologiques sont très attrayantes dans la synthèse verte des MNP.

Dans le présent rapport, les saponines de platycodon de Platycodi Radix (Platycodon grandiflorum , Campanulaceae) ont été utilisés pour la synthèse des AuNPs et des AgNPs. Les activités pharmacologiques de Platycodi Radix en tant que MTC comprennent des activités apothegmatiques et antitussives, immunostimulantes, anti-inflammatoires, antioxydantes, antitumorales, antidiabétiques, anti-obésité, hépatoprotectrices, analgésiques, améliorant la cognition, anticholinergiques et antihistaminiques [13]. Les constituants chimiques de Platycodi Radix sont connus pour contenir des glucides, des protéines, des lipides et des saponines triterpénoïdes [14]. Les saponines triterpénoïdes appartiennent à un grand groupe de composés disposés dans une configuration à quatre ou cinq cycles de 30 atomes de carbone avec plusieurs groupes hydroxyle et glycosyle, ce qui fait qu'une extrémité de la molécule est hydrophile et l'autre extrémité hydrophobe [15]. Les aglycones des saponines de platycodon sont des triterpènes de type oléanane avec deux chaînes latérales. Une unité glucose est liée à la position C-3 du triterpène par une liaison éther, et divers groupes glycosyle sont liés par une liaison ester à la position C-28. Les groupes glycosyle conjugués sont composés de D-glucose, D-rhamnose, D-arabinose, D-xylose et D-apiose [16]. Parmi les saponines de platycodon, la platycodine D (PD, Fig. 1) est l'un des composés marqueurs de Platycodi Radix. Bien que la PD soit l'un des principaux composants des saponines triterpénoïdes, la teneur totale en saponines de Platycodi Radix est d'environ 2 %. Ainsi, nous avons développé la transformation enzymatique du platycoside E et de la platycodine D3 en platycodine D et avons obtenu avec succès une fraction enrichie en PD à partir de l'extrait aqueux de Platycodi Radix [16, 17].

Structure de la platycodine D

Dans le présent rapport, la fraction enrichie en PD a été utilisée comme agent réducteur vert pour la synthèse des AuNPs et des AgNPs (ci-après dénommés PD-AuNPs et PD-AgNPs). La progression de la réaction de la synthèse et de la résonance plasmonique de surface (SPR) de chaque échantillon de nanoparticules a été suivie par spectrophotométrie UV-visible. Les tailles et les morphologies ont été observées par des méthodes microscopiques, y compris la microscopie électronique à transmission à haute résolution (HR-TEM) et la microscopie à force atomique (AFM). Des diagrammes de diffraction des rayons X à haute résolution (HR-XRD) ont été obtenus pour révéler les structures cristallines. Des spectres infrarouges à transformée de Fourier (FT-IR) ont été acquis pour élucider les groupes fonctionnels impliqués dans la synthèse des deux nanoparticules. L'activité catalytique des PD-AuNPs a été évaluée avec la réaction de réduction du 4-NP en 4-AP en présence d'un excès de borohydrure de sodium. De plus, pour identifier avec précision la géométrie à l'échelle nanométrique à partir des images de hauteur AFM, nous avons développé un schéma d'évolution dépendant de la courbure qui peut améliorer la géométrie de la surface [18]. L'équation d'évolution de surface utilisant les flux de courbure principaux lisse et améliore les images AFM dans les directions principales correspondantes. Les courbures principales sont calculées directement à partir des dérivées première et seconde des données de hauteur AFM discrètes. Lu et al. ont étudié les effets des flux de courbure sur les caractéristiques morphologiques et ont montré que, bien que le flux de courbure moyen puisse créer de nouvelles caractéristiques morphologiques indésirables, aucun point de caractéristique n'est créé sous les flux de courbure principaux [19].

Méthodes/Expérimental

Matériaux et instruments

La fraction enrichie en PD de l'extrait aqueux de Platycodi Radix a été préparée par une transformation enzymatique selon notre précédent rapport [16, 17]. Acide hydrochloroaurique trihydraté (HAuCl₄ ·3H₂ O), le nitrate d'argent, le borohydrure de sodium et le 4-nitrophénol ont été obtenus auprès de Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA). La SPR des nanoparticules et la progression de la réaction de réduction 4-NP ont été suivies par un Shimadzu UV-2600 (Shimadzu Corporation, Kyoto, Japon). Un instrument JEM-3010 fonctionnant à 300 kV a été utilisé pour acquérir les images HR-TEM afin d'étudier les tailles et les morphologies des produits (JEOL, Tokyo, Japon). Pour obtenir les images HR-TEM, des grilles de cuivre recouvertes de carbone (carbone de type B, 300 mesh) ont été achetées auprès de Ted Pella (Redding, CA, USA). Un instrument Dimension® Icon® fonctionnant avec un mode tapotement a été réalisé pour obtenir les images AFM (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA). Pour le chargement de l'échantillon, du mica (grade V-1, 25 mm × 25 mm de longueur, 0,15 mm d'épaisseur) a été obtenu auprès de SPI Supplies Division of Structure Probe (West Chester, PA, États-Unis). Une sonde en silicium à mode de prélèvement haute résolution de qualité supérieure (sonde RTESP AFM, MPP-11100-10) a été achetée auprès de Bruker Nano (Santa Barbara, CA, USA). Pour élucider les structures cristallines, un diffractomètre à rayons X haute résolution Bruker D8 Discover a été utilisé, équipé d'une source de rayonnement Cu Kα (λ  =  0,154056 nm) (Bruker, Karlsruhe, Allemagne). Le modèle HR-XRD a été acquis dans la plage de 20° à 90° (échelle 2θ). Une pastille de KBr a été préparée pour obtenir les spectres FT-IR avec un spectromètre Nicolet 6700 dans la plage de nombre d'onde de 400 ~ 4000 cm ⁻¹ (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, États-Unis). Pour les analyses HR-XRD et FT-IR, un lyophilisateur FD5505 a été utilisé pour préparer les échantillons en poudre (Il Shin Bio, Séoul, Corée).

Synthèse verte de PD-AuNPs et PD-AgNPs

Un échantillon de 1 mL de PD-AuNPs a été synthétisé avec une concentration finale de la fraction enrichie en PD (0,05 %) et HAuCl₄ ·3H₂ O (0,2 mM). Le mélange réactionnel a été incubé à température ambiante pendant 5 minutes. Un échantillon de 1 mL de PD-AgNPs a été synthétisé avec une concentration finale de la fraction enrichie en PD (0,01 %) et AgNO₃ (0,8 mM). Le mélange réactionnel a été incubé dans un four à 80 °C pendant 3 h et a été encore incubé à température ambiante pendant 21 h. Les spectres UV-visible ont été acquis sur une plage de 300 à 700 nm.

Évolution dépendante de la courbure pour des images AFM améliorées afin de mesurer avec précision la taille

L'équation de flux de courbure suivante a été utilisée avec les données expérimentales de hauteur de l'AFM pour mesurer avec précision la taille et pour compter efficacement le nombre de nanoparticules.

\( {\Phi}_{,t}\left(x,y,t\right)=\beta \sqrt{1+{\Phi}_{,x}^2+{\Phi}_{,y }^2=\beta \left|\nabla \Phi \right|} \), où surface S = {(x , y , z ) : z = Φ(x , y , z )}.

Si β est choisi pour dépendre des courbures principales, ce processus d'évolution est appelé « flux de courbure . " Quand β est sélectionné comme l'une des courbures principales, le flux correspondant est appelé le κ _i flux (i = 1,2). Le flux de courbure principale rend les images lisses dans la direction principale correspondante.

Activité catalytique des PD-AuNPs

Pour l'activité catalytique, les PD-AuNPs ont été synthétisés comme suit :la fraction enrichie en PD (0,1 %, 500 μL) a été mélangée à de l'eau déminéralisée (480 μL) suivie de l'ajout de HAuCl₄ ·3H₂ O (10 mM, 20 μL). Le mélange réactionnel a été vortexé pendant 10 s et incubé à température ambiante pendant 24 h dans l'obscurité. L'activité catalytique des PD-AuNPs a été évaluée en utilisant la réaction de réduction de 4-NP à 4-AP en présence d'un excès de borohydrure de sodium dans un système aqueux. La solution de 4-NP (900 μL, 0,5 mM) a été mélangée avec de l'eau déminéralisée (650 μL). À cette solution, du borohydrure de sodium fraîchement préparé (1,65 mL, 10 mM) a été ajouté. Ensuite, des PD-AuNPs fraîchement synthétisés (800 μL) ont été ajoutés. Les concentrations finales du mélange réactionnel étaient les suivantes pour l'activité catalytique :4-NP (0,113 mM, 1 équiv.), borohydrure de sodium (4,13 mM, 36,5 équiv.) et PD-AuNPs (0,04 mM, 0,354 équiv.) . La progression de la réaction a été suivie pendant 720 s par spectrophotométrie UV-visible dans la plage de 200 à 700 nm à température ambiante.

Résultats et discussion

Synthèse verte de PD-AuNPs et PD-AgNPs

Premièrement, pour la synthèse des AuNPs et des AgNPs, l'achèvement de la réaction a été facilement déterminé par les changements de couleur visibles des solutions. La couleur des PD-AuNPs était violet vin avec un SPR à 536 nm (Fig. 2a). Le SPR des PD-AgNPs, qui affichaient une couleur jaune, a été observé à 427 nm (Fig. 2b). Les photographies numériques de la figure 2 montrent les solutions de PD-AuNPs (gauche, a) et PD-AgNPs (droite, b), qui ont été synthétisées selon la procédure décrite dans la section précédente. Ces changements de couleur correspondent à la fréquence d'oscillation des électrons de conduction dans les nanoparticules à la fréquence du rayonnement incident. Ainsi, les spectres UV-visible fournissent suffisamment d'informations pour déterminer l'achèvement de la réaction des AuNPs et des AgNPs avec leurs bandes SPR caractéristiques. D'après les spectres UV-visible illustrés à la figure 2, la fraction enrichie en PD a joué un rôle en tant qu'agent réducteur pour produire les deux nanoparticules.

Spectres UV-Visible. un PD-AuNPs et b PD-AgNPs

Images HR-TEM

La visualisation des nanoparticules est une étape cruciale pour identifier des informations importantes, notamment la taille, la morphologie et l'état de dispersion. Comme le montre la figure 3, les PD-AuNP étaient de forme sphérique avec un diamètre moyen de 14,94   ± 2,14 nm. Des formes triangulaires mineures et d'autres formes polygonales ont également été observées pour les PD-AuNPs ainsi que pour les sphériques. Le diamètre moyen des formes sphériques a été mesuré à partir de 103 nanoparticules discrètes des images HR-TEM. Un histogramme gaussien pour la distribution de la taille a été observé comme Fig. 3d. La taille la plus fréquemment observée des PD-AuNPs était de l'ordre de 14 ~ 15 nm. Comme le montre la figure 3a, les PD-AuNP étaient bien dispersées sans aucune agrégation, ce qui suggère que la fraction enrichie en PD a également agi comme un agent de coiffage (ou un agent stabilisant). Les PD-AgNPs de forme sphérique ont également été observés sur la figure 4. Semblable à l'état de dispersion des PD-AuNPs, l'état de dispersion des PD-AgNPs était excellent et montrait un diamètre moyen de 18,40 ± 3,20 nm (Fig. 4d). Une centaine de nanoparticules discrètes des images HR-TEM ont été sélectionnées au hasard pour obtenir le diamètre moyen. La taille des PD-AgNPs la plus fréquemment observée était de l'ordre de 17 ~ 18 nm.

un –c Images HR-TEM et d un histogramme de taille des PD-AuNPs. Les barres d'échelle représentent a 100 nm, b 10 nm, et c 5 nm

a–c Images HR-TEM et d un histogramme de taille des PD-AgNPs. Les barres d'échelle représentent a 100 nm, b 20 nm et c 5 nm

Images AFM

Les images AFM ont bien corroboré avec les images HR-TEM décrites dans la section précédente. La morphologie sphérique des PD-AuNPs a été observée sur la figure 5. Dans les images de hauteur 2D (Fig. 5a) et 3D (Fig. 5d), les nanoparticules les plus lumineuses possédaient des hauteurs plus élevées. En plus des informations topographiques, les images de phase détectent généralement la structure de la surface, différencient les régions de douceur/dureté et cartographient les différents composants des matériaux. Comme démontré dans l'image de phase 2D (Fig. 5b), les PD-AuNP de forme sphérique ont été bien visualisés. De plus, l'image d'erreur d'amplitude 3D (Fig. 5c) a révélé une morphologie sphérique. L'analyse de la section a été effectuée et le résultat est affiché sur la figure 5e. La ligne A-B de la figure 5a a été analysée et les hauteurs des deux PD-AuNP ont été mesurées à 10,44 et 10,47 nm.

Images AFM et analyse de section de PD-AuNPs. un Hauteur 2D (1 μm × 1 μm). b Phase 2D (2,5 μm × 2,5 μm). c Erreur d'amplitude 3D (1 μm × 1 μm). d Hauteur 3D (1 μm × 1 μm). e Analyse de section de la ligne A–B dans a

Les PD-AgNPs de forme sphérique ont été clairement visualisés sur l'image de hauteur 2D (Fig. 6a). À partir des images de phase 2D (Fig. 6b) et 3D (Fig. 6c), nous avons observé des informations détaillées concernant les deux composants différents (PD-AgNPs et agents réducteurs). Les matériaux aux couleurs vives et de forme sphérique (c'est-à-dire les PD-AgNPs) ont conservé relativement plus de dureté que les composants de couleur plus foncée. Les composants de couleur plus foncée provenaient des agents réducteurs (c'est-à-dire la fraction enrichie en PD). La morphologie sphérique des PD-AgNPs a également été confirmée à partir de l'image d'erreur d'amplitude 3D (Fig. 6d). L'analyse de section a également été effectuée et illustrée à la Fig. 6e. La ligne A-B de la Fig. 6a a été analysée et la hauteur des deux PD-AgNP a été mesurée à 7,46 et 10,35 nm.

Images AFM et analyse de section de PD-AgNPs. un Hauteur 2D (1 μm × 1 μm). b Phase 2D (1 μm × 1 μm). c Phase 3D (1 μm × 1 μm). d Erreur d'amplitude 3D (1 μm × 1 μm). e Analyse de section de la ligne A-B dans a

Évolution dépendante de la courbure pour des images AFM améliorées afin de mesurer avec précision la taille

Les figures 5 et 6 affichent les données brutes AFM 2D et 3D des PD-AuNPs et PD-AgNPs, respectivement. A partir des images de hauteur actuelle dans les Figs. 5a et 6a, il est difficile d'identifier précisément la limite des nanoparticules sans les informations de phase des Fig. 5b et 6b. Les images 3D aident à identifier la morphologie des nanoparticules mais ne fournissent pas les tailles précises des nanoparticules. Ainsi, l'évolution dépendant de la courbure avec κ ₂ Le flux a été utilisé pour identifier les lignes de vallée entre les nanoparticules et le substrat. Comme le montre la figure 7, en utilisant une taille de pas de Δt = 10 ⁻⁷ , 500 étapes d'évolution ont été effectuées pour les données de hauteur 2D des PD-AuNPs (Fig. 5a) et PD-AgNPs (Fig. 6a). Le κ ₂ Flow a identifié avec précision les principales lignes de vallée représentant les limites des PD-AuNPs (Fig. 7a) et PD-AgNPs (Fig. 7b). Les lignes bleues et rouges représentaient respectivement les lignes de vallée et de crête obtenues. À partir de ces images améliorées, 30 nanoparticules discrètes ont été sélectionnées à partir de chaque image pour la mesure de la taille. Les tailles ont été mesurées à 19,14 nm pour les PD-AuNPs et à 29,93 nm pour les PD-AgNPs à partir des images AFM 2D améliorées. Les tailles des images AFM étaient plus grandes que celles mesurées dans les images HR-TEM (14,94 nm pour les PD-AuNPs ; 18,40 nm pour les PD-AgNPs). Les phénomènes de soudage à froid des AuNPs sur le substrat de mica AFM peuvent expliquer l'écart de taille entre les mesures de taille HR-TEM et AFM [20].

Images de hauteur AFM 2-D améliorées par évolution dépendante de la courbure. un PD-AuNPs. b PD-AgNPs

Analyses RH-XRD

L'analyse HR-XRD est nécessaire pour identifier les structures cristallines des nanoparticules. Comme le montre la figure 8, les analyses HR-XRD ont montré des réflexions de Bragg des PD-AuNPs et PD-AgNPs, indiquant que les deux types de nanoparticules possédaient une structure cubique centrée sur le visage. Les plans (111) et (200) sont apparus respectivement à 38,2° et 44,4° dans les PD-AuNPs (Fig. 8a). Pour les PD-AgNPs, les forts pics de diffraction à 38,2°, 44,4°, 65,2° et 78,0° correspondaient aux plans (111), (200), (220) et (311) de la structure cristalline (Fig. 8b). Les impuretés sont signalées par des astérisques. Le plan (111) était le plus intense dans les motifs HR-XRD des deux nanoparticules, indiquant que les orientations principales des cristaux étaient le long du plan (111). Ensuite, des estimations approximatives de la taille des deux nanoparticules ont été effectuées en utilisant l'équation de Scherrer. Comme le pic (111) était le plus intense, nous avons estimé la taille sur la base de ce pic. La définition de chaque terme dans l'éq. de Scherrer. (D = 0.89 × λ/W × cosθ) est le suivant :D est la taille des particules, est l'angle de diffraction de Bragg du pic (111), est la longueur d'onde des rayons X et est la pleine largeur à mi-hauteur (FWHM) du pic (111) en radians. Les estimations de taille approximatives à partir de l'équation ont donné 11,05 nm pour les PD-AuNPs et 12,54 nm pour les PD-AgNPs.

Analyses HR-XRD. un PD-AuNPs. b PD-AgNPs

Spectres FT-IR

Les spectres FT-IR fournissent des informations importantes sur les groupes fonctionnels des agents réducteurs impliqués dans la synthèse des AuNPs et des AgNPs. La PD est composée d'un aglycone triterpène et de sucres pour former des glycosides (Fig. 1). Trois spectres FT-IR sont présentés sur la figure 9 :la fraction enrichie en PD (Fig. 9a), les PD-AuNPs (Fig. 9b) et les PD-AgNPs (Fig. 9c). Une large bande correspondant aux groupes -OH de la fraction enrichie en PD est apparue à 3421 cm ⁻¹ (Fig. 9a). En raison de la liaison hydrogène des groupes -OH, une large bande a été observée. Cette bande est passée à 3426 cm ⁻¹ pour les PD-AuNPs (Fig. 9b) et 3 407 cm ⁻¹ pour les PD-AgNPs (Fig. 9c), suggérant que les groupes hydroxyle étaient impliqués dans la synthèse. Les bandes à 1654 cm ⁻¹ et 1457 cm ⁻¹ est apparu en raison des vibrations de la liaison aromatique C=C dans la fraction enrichie en PD (Fig. 9a). Après la synthèse, la bande à 1654 cm ⁻¹ décalé vers des nombres d'onde inférieurs, par exemple, 1633 cm ⁻¹ pour les PD-AuNPs (Fig. 9b) et 1621 cm ⁻¹ pour les PD-AgNPs (Fig. 9c). Les vibrations C–O et C–H sont apparues à 1035 cm ⁻¹ (Fig. 9a), et cette bande s'est déplacée vers des nombres d'ondes plus élevés, par exemple, 1043 cm ⁻¹ pour les PD-AuNPs (Fig. 9b) et 1058 cm ⁻¹ pour les PD-AgNPs (Fig. 9c). D'après les résultats du FT-IR, les groupes fonctionnels -OH, aromatiques C=C, C-O et C-H dans la fraction enrichie en PD ont contribué à la synthèse.

Spectres FT-IR. un Fraction enrichie en PD. b PD-AuNPs. c PD-AgNPs

Activité catalytique des PD-AuNPs

Les AuNPs synthétisés en vert ont été appliqués avec succès comme catalyseur pour la réaction de réduction de 4-NP [21,22,23,24,25]. L'activité catalytique des PD-AuNPs a été évaluée en utilisant la réaction de réduction du 4-NP en 4-AP en présence de borohydrure de sodium. L'une des principales raisons d'utiliser la réaction de réduction du 4-NP pour évaluer l'activité catalytique des AuNP est qu'il est très facile de surveiller la réaction par spectrophotométrie UV-visible, à la fois qualitativement et quantitativement. Les concentrations finales du mélange réactionnel étaient les suivantes pour l'activité catalytique :4-NP (0,113 mM, 1 équiv.), borohydrure de sodium (4,13 mM, 36,5 équiv.) et PD-AuNPs (0,04 mM, 0,354 équiv.) . En présence d'un excès de borohydrure de sodium (36,5 équivalents au substrat 4-NP), le 4-NP présentait une absorbance maximale à 400 nm en raison de la formation de l'anion 4-nitrophénolate (données non présentées). La couleur de la solution d'anion 4-nitrophénolate est jaune et la réaction de réduction ne s'est pas déroulée sans l'ajout du catalyseur. L'absorbance à 400 nm n'a pas changé tant que les PD-AuNP n'ont pas été ajoutés en tant que catalyseur. Dès que les PD-AuNPs ont été ajoutés, l'absorbance à 400 nm a commencé à diminuer. Fait intéressant, un nouveau pic à 300 nm est apparu simultanément, ce qui a indiqué le produit final, 4-AP (Fig. 10a). La réaction s'est achevée en 720 s en présence d'un excès de borohydrure de sodium. Nous avons utilisé un excès de borohydrure de sodium pendant la réaction pour assurer une cinétique de pseudo-premier ordre. A partir du tracé du temps (sec) et ln(C _t /C ₀ ) (C _t :concentration de 4-NP à 400 nm au temps t , C ₀  :concentration de 4-NP à 400 nm au temps 0 ), une relation linéaire a été observée avec une constante de vitesse de 3,4 × 10 ⁻³ /s (Fig. 10b). Nous pourrions remplacer C _t et C ₀ avec A _t et A ₀ , respectivement, où A _t est l'absorbance à 400 nm au temps t , et A ₀ est l'absorbance à 400 nm au temps 0 . Sur la base des résultats, les PD-AuNP ont catalysé efficacement la réaction de réduction du 4-NP pour produire du 4-AP en présence d'un excès de borohydrure de sodium.

Réaction de réduction de la 4-NP par le borohydrure de sodium en présence du catalyseur PD-AuNP. un Spectres UV-visible et b tracé de ln(C _t /C ₀ ) en fonction du temps (min)

Dans notre laboratoire, différentes concentrations d'acide caféique ont été utilisées pour la synthèse des AuNPs, et leur activité catalytique a été évaluée en utilisant la réaction de réduction du 4-nitrophénol [26]. L'acide caféique est l'un des métabolites secondaires et des composés phénoliques présents dans les plantes. Les résultats ont démontré que la plus faible concentration d'acide caféique présentait l'activité catalytique la plus élevée. De plus, l'élimination de l'acide caféique de la solution colloïdale d'origine par centrifugation a augmenté l'activité catalytique jusqu'à 6,41 fois. Dans le système actuel, la constante de vitesse des PD-AuNPs a été observée à 3,4 × 10 ⁻³ /s. Éventuellement, l'élimination de PD après la synthèse de PD-AuNPs par centrifugation peut augmenter l'activité catalytique. Ce sera l'un de nos futurs travaux. L'acide caféique et la PD sont tous deux des métabolites secondaires des plantes et les AuNP résultantes ont présenté d'excellentes activités catalytiques. Par conséquent, divers métabolites secondaires des plantes peuvent être des candidats efficaces pour les agents réducteurs verts pour produire des nanocatalyseurs AuNP.

Conclusions

La PD est une saponine de platycodon majeure dans Platycodi Radix et est connue pour posséder des activités biologiques bénéfiques. Dans le présent rapport, la fraction enrichie en PD a été utilisée comme agent réducteur vert pour la synthèse de PD-AuNPs et PD-AgNPs. Les images HR-TEM et AFM ont fourni des informations sur la taille et la morphologie. Les deux nanoparticules étaient pour la plupart sphériques avec des structures cubiques à faces centrées. L'évolution dépendante de la courbure a été utilisée pour lisser et améliorer les images AFM, permettant la mesure précise de la taille. Les groupes fonctionnels –OH, aromatiques C=C, C–O et C–H ont servi d'agents réducteurs pour produire les nanoparticules. De plus, les PD-AuNPs ont affiché une activité catalytique vers la réaction de réduction de 4-NP, suggérant que les PD-AuNPs peuvent être appliqués comme catalyseurs à l'avenir. Les métabolites végétaux ont leurs propres activités biologiques précieuses qui, avec les activités intrinsèques des NMP, présentent fréquemment des propriétés synergiques. Ainsi, l'un de nos futurs travaux comprend l'évaluation des activités biologiques des deux nanoparticules avec des études in vitro et in vivo. En conclusion, l'utilisation et l'expansion de métabolites végétaux tels que les saponines dans la production de nouveaux nanomatériaux continueront d'augmenter.