利用植物作为媒介,从 Vitex negundo(一种植物)中制备 Nd?O? 纳米颗粒,并将其应用于多种生物和光催化领域
《Inorganic Chemistry Communications》:Phyto mediated fabrication of Nd
2O
3 nanoparticles from
Vitex negundo and multifunctional biological and photocatalytic applications
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时间:2025年12月22日
来源:Inorganic Chemistry Communications 5.4
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剑麻叶提取物合成的钕氧化物纳米颗粒(Nd?O? NPs)经FTIR、UV-Vis、XRD及HRTEM表征显示六方相结构,平均晶粒尺寸11-25 nm,带隙3.28 eV。其光催化降解氯吡硫磷(100% efficiency, 60 min)和 pendimethalin(97.9%, 120 min)性能优异,可循环7次。与ctDNA结合常数1.04-1.94 (mg/mL)?1,对A549细胞IC50为161.2 μg/mL。
紫珠叶提取液合成的钕氧化物纳米颗粒研究及其多领域应用
紫珠叶提取液合成纳米材料的研究展示了生物合成法在功能材料制备中的独特优势。该研究系统性地制备了钕氧化物纳米颗粒(Nd?O? NPs),并对其结构特性、光催化性能、DNA结合能力和细胞毒性进行了全面评估。通过溶剂热法与生物模板协同作用,成功实现了纳米材料的可控形貌和高效稳定性能。
在材料制备方面,研究团队采用硝酸钕六水合物为前驱体,紫珠叶提取物作为天然稳定剂和形貌调控剂。植物提取物中的酚类、黄酮类化合物与金属离子形成螯合结构,有效控制了纳米颗粒的晶型生长和粒径分布。XRD分析显示产物为六方相结构,HRTEM证实其平均晶粒尺寸在11-25纳米区间,这种尺寸分布和晶型特性为后续功能应用奠定了物理基础。
光谱表征揭示了材料的多重特性。FTIR光谱在732 cm?1、609 cm?1和547 cm?1处的特征吸收峰证实了钕氧化物的存在形式及氧的结合状态。UV-Vis DRS测得3.28 eV的带隙值,表明该材料具备可见光响应能力。荧光光谱检测到蓝(467 nm)、绿(548 nm)和红(618 nm)三色发射,这源于钕离子4f能级跃迁的多样性,同时验证了材料良好的光稳定性。
光催化性能测试显示,该纳米材料对农业常用农药表现出显著降解能力。针对除草剂 pendimethalin,120分钟内实现97.9%的降解效率,光催化速率常数达0.0136 min?1;对杀虫剂 chlorpyrifos的降解效率更为突出,60分钟内完全矿化,对应速率常数0.0914 min?1。这种高效降解源于材料独特的电子结构:钕离子作为过渡金属氧化物,能有效捕获光生电子,减少复合损失,同时六方晶型结构提供了优化的光散射表面,增强光吸收效率。
DNA相互作用研究采用竞争性结合实验和荧光淬灭法。通过比较EB(溴化乙锭)与纳米材料的荧光强度变化,发现材料与ct DNA的结合常数分别为1.04和1.94 mg/mL?1,表明其具有特异性结合能力。结合能谱分析(XPS)中检测到的钕离子(结合能983.1 eV)和氧离子(结合能1005.6 eV),推测DNA结合机制涉及静电作用和配位键的形成,这种特性在药物递送和基因编辑领域具有潜在应用价值。
细胞毒性评估采用MTT法测试A549肺癌细胞系,计算得到IC??值为161.2 μg/mL。结合纳米颗粒的DNA结合特性,这为开发靶向给药系统提供了理论依据。研究证实材料在七次循环使用后仍保持90%以上的光催化活性,其结构稳定性主要归因于六方晶型的高对称性和表面羟基的螯合作用。
该绿色合成工艺具有多重优势:首先,生物模板法避免了传统合成中的还原剂和表面活性剂污染,符合环保要求;其次,紫珠叶的丰富生物碱和酚类物质在合成过程中形成稳定保护层,有效防止纳米颗粒团聚;最后,材料的多功能特性使其在环境治理、生物医学和能源存储等领域展现出广泛的应用前景。研究结果为开发新型纳米催化材料提供了重要参考,特别是在农药污染治理和癌症靶向治疗等关键领域,具有显著的科学意义和实际应用价值。
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