Synthèse de nanoparticules d'argent biocompatibles stabilisées au glucomannane de Konjac, avec un extrait phénolique d'Asystasia gangetica pour la détection colorimétrique de l'ion mercure (II)

Aug 16, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 9176 (2022) Citer cet article

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Ici, la synthèse de nanoparticules d'argent biocompatibles (AgNP), pour la détection colorimétrique de l'ion toxique mercure (II) (Hg2+), est rapportée. La fraction riche en phénoliques de la feuille d'Asystasia gangetica a été extraite et utilisée comme réducteur du sel d'argent, le tout dans la solution hydrophile de glucomannane de konjac (KgM) comme stabilisant, à température ambiante (RT). Les composants bioactifs de l'extrait phénolique d'Asystasia gangetica (AGPE), tels qu'élucidés avec un (UHPLC-MS-QTOF-MS), ont révélé une pléthore de composés phénoliques, qui peuvent faciliter la réduction du sel d'argent dans des conditions ambiantes. Une solution colloïdale jaune scintillante de KgM-AgNP a été réalisée en 1 h, à température ambiante, avec un maximum UV-vis à 420 nm. Les KgM-AgNP ont été caractérisés par UV-vis, Raman et (FTIR), TEM, SEM, EDS, XRD, TGA/DTG. Les images TEM et FESEM ont montré que les KgM-AgNP étaient sphériques, avec une distribution granulométrique d'environ 10 à 15 nm par rapport au TEM. La biocompatibilité KgM-AgNPs a été étudiée sur les fibrobroblastes L929 de souris et les érythrocytes de rat, sans aucun dommage nocif sur les cellules testées. En environnement aqueux, les KgM-AgNP ont démontré une bonne capacité de détection du Hg2+, en fonction de la concentration de Hg2+, en 3 minutes. Les rapports d'absorbance (A360/A408) étaient linéaires avec des concentrations de Hg2+ de 0,010 à 10,0 à 10,0 à 60,0 µM, avec une (LOD) estimée à 3,25 nM. La sonde a été appliquée à un échantillon d'eau de lac, avec une précision satisfaisante.

L’une des révolutions majeures de la chimie au cours des dernières décennies concerne l’application des nanoparticules métalliques (MNP) dans diverses applications analytiques. En tant que nanomatériau remarquable, avec des tailles de l’ordre du nanomètre (nm), ils possèdent des propriétés inégalées par rapport aux fluorophores couramment disponibles. Ces propriétés incluent le phénomène de résonance plasmonique de surface localisée (LSPR), des coefficients d'extinction élevés, une capacité catalytique, un affichage couleur unique, des morphologies de surface accordables avec des matériaux de reconnaissance courants1. Les propriétés mentionnées sont toutes fortement corrélées à la taille des particules, à leur forme, à leur charge, au diélectrique du milieu dans lequel elles sont intégrées, à la température, à leurs revêtements de surface, entre autres2,3. Compte tenu de ce qui précède, l’application des MNP, en particulier de l’argent, de l’or et du cuivre, a toujours attiré l’attention de la communauté scientifique. Par exemple, la fonctionnalisation/modification de surface et les stabilisants des nanoparticules d’argent jouent un rôle essentiel dans la détermination de la sensibilité et de la sélectivité de la détection pour un large éventail d’analytes4,5,6. Cette étape joue également un rôle important dans la modulation de la biocompatibilité des nanoparticules7,8. Il est également courant d’ajuster les surfaces des nanoparticules avec des ligands ayant une affinité spécifique avec l’analyte d’intérêt. En tant que tel, l’injection de l’analyte de détection pourrait induire des changements significatifs dans les propriétés optiques des nanoparticules modifiées.

La pollution des principales matrices environnementales (air, eau et sol) constitue un défi insurmontable pour l’écosystème compte tenu du nombre énorme de déchets générés par les activités humaines. Malheureusement, certains de ces déchets présentant un profil toxique ne sont pas correctement gérés pour protéger l’environnement. La pollution par les métaux lourds en fait partie, et elle le reste, en partie à cause de l'exploitation de ces ressources à grande échelle à l'échelle industrielle dans le but de répondre aux besoins fondamentaux. Du point de vue de la sécurité environnementale, les métaux lourds (ML) sont définis comme des métaux ayant la capacité inhérente d'induire des dommages éco-physiologiques dus à leur haute toxicité9. À cet égard, les métaux tels que le mercure (Hg), le plomb (Pb), l’argent (Ag), le cadmium (Cd) et le chrome (Cr) sont majoritairement impliqués. Parmi ces MS, un intérêt particulier est accordé au Hg- en raison de sa non-biodégradabilité et de ses potentiels bioaccumulatifs défavorables. En effet, le cycle de contamination par le Hg est inquiétant. Par exemple, la contamination des plans d’eau par le mercure peut entraîner une hyperaccumulation de métal chez les poissons et autres animaux aquatiques qui, une fois consommés par les humains, pourraient avoir des conséquences néfastes sur la santé. La catastrophe populaire de Minamata, dans la préfecture de Kumamoto, au Japon, où la contamination de l'eau par le méthylmercure (CH3Hg), provenant des eaux usées d'une entreprise chimique voisine, a entraîné la mort d'animaux de compagnie et de graves problèmes de santé chez les humains10. Ce qui précède illustre l’importance de la surveillance du mercure dans l’environnement pour le bien-être général des humains et des autres animaux.