Новый метод получения сердечника ZnO@NiO

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 5441 (2023) Цитировать эту статью

1765 Доступов

Подробности о метриках

Учитывая их универсальную природу и широкий спектр возможных применений, наночастицы ядро-оболочка (НЧ) привлекли значительное внимание. В данной статье предлагается новый метод синтеза наночастиц ядро-оболочка ZnO@NiO с использованием гибридной техники. Характеристика демонстрирует успешное формирование наночастиц ядро-оболочка ZnO@NiO, средний размер кристаллов которых составляет 13,059 нм. Результаты показывают, что полученные НЧ обладают превосходной антибактериальной активностью как в отношении грамотрицательных, так и грамположительных бактерий. Такое поведение в первую очередь вызвано накоплением НЧ ZnO@NiO на поверхности бактерий, что приводит к образованию цитотоксических бактерий и относительному увеличению ZnO, что приводит к гибели клеток. Более того, использование материала ядро-оболочка ZnO@NiO, среди многих других причин, предотвратит самопитание бактерий в культуральной среде. Наконец, PLAL — это легко масштабируемый, экономически эффективный и экологически чистый метод синтеза НЧ, а полученные НЧ ядро-оболочка можно использовать в других биологических приложениях, таких как доставка лекарств, лечение рака и дальнейшая биомедицинская функционализация.

Наночастицы в настоящее время считаются мощным инструментом и наиболее эффективной областью научных исследований благодаря своим уникальным свойствам, зависящим от их размера. Приставка «Нано» означает от десяти степеней до минус девяти степеней, что называется нанометровым масштабом1. Частицы диаметром менее 100 нм известны как наночастицы. Металлические наночастицы (НЧ) имеют значительные преимущества в различных областях, включая медицину, биосенсорство, биомедицинские науки, косметику, продукты питания и электронику2,3.

Ученые и исследователи проявляют большой интерес к гибридизации различных элементов на наноуровне из-за их уникальных физико-химических свойств, таких как электрические, оптические, каталитические и термические4. Эти уникальные и новые свойства являются результатом объединения характеристик различных материалов и эффекта уменьшения размера частиц от макроструктуры к наноструктуре, что приводит к увеличению отношения поверхности к объему с последующим полным изменением физико-химических свойств5,6 ,7.

В последние годы был разработан новый тип гибридных НЧ, названный «НЧ ядро-оболочка», состоящий из двух или более типов одиночных наноматериалов8. Исследователи обнаружили, что большинство физических характеристик НЧ зависят от их наноструктурированной поверхности из-за характеристик НЧ, которые помогают увеличить количество оборванных связей, влияющих на их физико-химические свойства. Эти качества можно еще больше улучшить, используя материал покрытия для создания внешней оболочки этой наноструктурной формы посредством химической пассивации в качестве последующего процесса восстановления ядра. Этот процесс известен как образование «ядро-оболочка». Кроме того, слой оболочки может улучшить физико-химические свойства материала ядра, такие как его каталитическая активность и нелинейные свойства9, что приведет к появлению новых, уникальных свойств, которые могут ускорить разработку в нескольких областях применения10,11.

Исследовательский интерес к оксиду цинка (ZnO) растет, особенно в нанотехнологиях, для синтеза ZnO в наномасштабе из-за его свойств и применения12,13,14,15. Это имеет решающее значение для создания возможных противомикробных препаратов, а также в научных и технологических областях, таких как нелинейная оптика, электрические устройства, катализ и медицинские применения, поскольку они имеют большую площадь поверхности и высокую кристалличность16,17. НЧ ZnO использовались в качестве антибактериальных средств благодаря их эффективности против штаммов, устойчивых к патогенам, низкой токсичности и термостойкости18,19,20. Производительность фотокаталитической системы металлоксид-полупроводник повышается за счет использования переходных металлов, таких как Fe, Co, Ni и Mn. Поскольку никель имеет то же валентное состояние и ионный радиус, что и другие переходные металлы, его можно добавлять к ним (в виде ядра/оболочки) для повышения их фотокаталитической и антибактериальной активности. Кроме того, он проявляет превосходную фотокаталитическую и антибактериальную активность при использовании в качестве ядра с оксидами различных металлов21,22,23,24. В этой работе мы выбрали NiO в качестве оболочки для ZnO, поскольку NiO обладает теми же характеристиками, которых нет в других материалах; наиболее важным из них является переход через клетку, который дает ему способность удерживать ядро ​​в клетках. Это свойство усиливает действие основного материала и открывает двери для огромного количества применений, особенно в биомедицинской области и лекарствах. Такая структура впервые предложена в данной работе.