Plantebaserede magnetiske nanopartikler med svampedræbende egenskaber

Et team af forskere fra Immanuel Kant Baltic Federal University opnåede magnetiske nanopartikler ved hjælp af sødt flag (Acorus calamus). Både rødderne og bladene af denne plante har antioxidant, antimikrobielle, og insekticide egenskaber. Ekstrakten af ​​sød flag blev brugt som et ikke-toksisk reagens til fremstilling af coatede partikler. Forfatterne til værket viste også effektiviteten af ​​de nye nanopartikler mod flere typer sygdomsfremkaldende svampe, der skader kulturplanter. En teknologi udviklet af holdet sørger for fremstilling af nanopartikler fra et billigt plantebaseret råmateriale og reducerer reagensernes skadelige virkning på miljøet.

På grund af deres unikke egenskaber, nanopartikler bruges på mange områder, fra medicin til olieproduktion. Deres egenskaber afhænger i høj grad af deres størrelse og form, og forholdet mellem deres overfladeareal og volumen spiller en nøglerolle. Jo større den er, jo stærkere er en nanopartikels lokale effekt. Magnetiske nanopartikler, der kan styres med et eksternt magnetfelt eller udsender varme under påvirkning af elektromagnetisk stråling, har potentiale inden for biologi og medicin. For eksempel, partikler med øget magnetisk moment bruges både i medicinsk diagnostik og til behandling af forskellige tilstande. Nogle undersøgelser indikerer også, at magnetiske nanopartikler kan have svampedræbende egenskaber. For disse applikationer, forskere foreslår at bruge barium ferrit nanopartikler i biokompatibel belægning.

"Der er flere metoder til fremstilling af coatede nanopartikler med givne egenskaber, men alle af dem inkluderer giftige reagenser. Vi har udviklet en miljøvenlig teknologi til fremstilling af bariumferrit med brug af sød flagekstrakt. Overfladen af ​​disse partikler har yderligere biologiske egenskaber, og partiklerne selv har alle nødvendige magnetiske og geometriske egenskaber, " sagde prof. Larissa Panina, en ph.d. i fysik og matematik fra BFU.

Holdet blandede et ekstrakt lavet af tørrede søde flagrødder med barium- og jernsalte og vand. Derefter, blandingen blev opvarmet for at fordampe væsken og opnå pulver. Efter det, pulveret blev sintret ved temperaturer op til 900°C, og der blev dannet nanopartikler. For at studere deres morfologi, holdet brugte scanningselektronmikroskopi. Denne metode er baseret på scanning af overfladen af ​​et undersøgt objekt med en elektronstråle og gælder for fragmenter, der kun er flere nanometer store. Den gennemsnitlige størrelse af de sekskantede nanopartikler var fra 20 til 50 nm. Holdet studerede også partiklernes krystallinske struktur og elementære sammensætning ved hjælp af røntgenstrukturanalyse og energidispersiv spektroskopi og fandt ud af, at de nye partikler ikke havde nogen tilsætningsstoffer.

Bariumferritnanopartiklerne syntetiseret af holdet var aktive mod fire svampearter, der forårsager forskellige sygdomme hos frugt og blomstrende planter. Selv i små koncentrationer, nanopartiklerne var i stand til at bremse væksten af ​​patogener. I løbet af Fenton-reaktionen, ionerne af jern i bariumferrit reagerede med peroxider og reaktive oxygenformer (OH-radikaler) opstod. At være ekstremt aktiv, de reagerede med stoffer i skadelige cellevægge, beskadiget dem, og dermed bremset væksten af ​​patogener. Ifølge forfatterne af undersøgelsen, dette er en universel mekanisme, der kan gøre nanopartiklerne aktive mod andre svampearter, også.