Антибактериальная активность биосинтетических титанатов, допированных серебром

Цели. Синтезировать многофункциональные материалы титанаты с добавлением серебра путем восстановления золь-гелевых производных титанатов (Fe₂TiO₅ и NiTiO₃) экстрактом листьев subtriplinerve Blume жасмина.
Методы. Физико-химические характеристики полученных материалов определяли методами рентгеновской дифракции, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния, удельной поверхности Брунауэра – Эммета – Теллера, сканирующей электронной микроскопия и абсорбционная спектроскопия в УФ-видимой области.
Результаты. Результаты показывают, что серебро имеет хорошую дисперсию на поверхности Fe₂TiO₅ и NiTiO₃ и создает фотокатализаторы с двумя светопоглощающими областями. Полученные материалы применялись в качестве антибактериальных средств в загрязненных водах. Образцы Ag–Fe₂TiO₅ (Ag–FTO) показали лучшие свойства и антибактериальную активность, чем Ag–NiTiO₃ (Ag–NTO) за счет лучшего диспергирования наночастиц серебра на поверхности FTO. Кроме того, антибактериальные результаты демонстрируют большую ингибирующую активность в отношении грамотрицательных (−) бактерий, чем в отношении грамположительных (+) бактерий.
Выводы. Успешно синтезированы наноматериалы Fe₂TiO₅ и NiTiO₃ с добавлением Ag. Полученные составы показали отличное ингибирование в отношении восковой бациллы (Baccilus cereus), кишечной палочки (Escherichia coli), синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa), сальмонеллы тифи (Salmonella typhi) и золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus). Кроме того, образцы Ag–Fe₂TiO₅ показали гораздо лучшую анти- бактериальную активность, чем образец Ag–NiTiO₃.

1. Xiang W., et al. Biochar technology in wastewater treatment: A critical review. Chemosphere. 2020;252:126539. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.126539

2. Yaqoob A.A., Parveen T., Umar K., Mohamad Ibrahim M.N. Role of nanomaterials in the treatment of wastewater: A review. Water. 2020;12(2):495. https://doi.org/10.3390/w12020495

3. Crini G., Lichtfouse E. Advantages and disadvantages of techniques used for wastewater treatment. Environ. Chem. Lett. 2019;17(1):145–155. https://doi.org/10.1007/s10311-018-0785-9

4. Salgot M., Folch M. Wastewater treatment and water reuse. Curr. Opin. Environ. Sci. Health. 2018;2:64–74. https://doi.org/10.1016/j.coesh.2018.03.005

5. Rizzo L., et al. Best available technologies and treatment trains to address current challenges in urban wastewater reuse for irrigation of crops in EU countries. Sci. Total Environ. 2020;710:36312. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.136312

6. Dai Y., Poidevin C., Ochoa‐Hernández C., Auer A.A., Tüysüz H. A supported bismuth halide perovskite photocatalyst for selective aliphatic and aromatic C–H bond activation. Angew. Chemie Int. Ed. 2020;59(14):5788–5796. https://doi.org/10.1002/anie.201915034

7. Kanhere P., Chen Z. A review on visible light active perovskite-based photocatalysts. Molecules. 2014;19(12):19995–20022. https://doi.org/10.3390/molecules191219995

8. Nikolic M., Lukovic M., Vasiljevic Z., Labus N., Aleksic O. Humidity sensing potential of Fe2TiO5–pseudobrookite. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2018:29(11):9227–9238. https://doi.org/10.1007/s10854-018-8951-1

9. Thambiliyagodage C., Mirihana S., Wijesekera R., Dinu S.M., Kandanapitiye M., Bakker M. Fabrication of Fe2TiO5/TiO2 binary nanocomposite from natural ilmenite and their photocatalytic activity under solar energy. Curr. Res. Green Sustain. Chem. 2021;4:100156. https://doi.org/10.1016/j.crgsc.2021.100156

10. Lou Z., Li Y., Song H., Ye Z., Zhu L. Fabrication of Fe2TiO5/TiO2 nanoheterostructures with enhanced visible-light photocatalytic activity. RSC Advances. 2016;6(51):45343–45348. https://doi.org/10.1039/C6RA06763H

11. Lakhera S.K., et al. Enhanced photocatalytic degradation and hydrogen production activity of in situ grown TiO2 coupled NiTiO3 nanocomposites. Appl. Surf. Sci. 2018:449:790–798. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.02.136

12. Li H., Huang W., Wang G.-L., Wang W.-L., Cui X., Zhuang J. Transcriptomic analysis of the biosynthesis, recycling, and distribution of ascorbic acid during leaf development in tea plant (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze). Sci. Rep. 2017;7(1):46212. https://doi.org/10.1038/srep46212

13. Xing C., et al. Porous NiTiO3/TiO2 nanostructures for photocatatalytic hydrogen evolution. J. Mater. Chem. A. 2019;7(28):17053–17059. https://doi.org/10.1039/C9TA04763H

14. Ngan D.H., Hoai H.T.C., Huong L.M., Hansen P.E., Vang O. Bioactivities and chemical constituents of a Vietnamese medicinal plant Che Vang, Jasminum subtriplinerve Blume (Oleaceae). Nat. Prod. Res. 2008:22(11):942–949. https://doi.org/10.1080/14786410701647119

15. Nguyen T.M.-T., et al. Novel biogenic silver nanoparticles used for antibacterial effect and catalytic degradation of contaminants. Res. Chem. Intermed. 2020; 46(3): 1975–1990. https://doi.org/10.1007/s11164-019-04075-w

16. Nguyen P.A., et al. Sunlight irradiationassisted green synthesis, characteristics and antibacterial activity of silver nanoparticles using the leaf extract of Jasminum subtriplinerve Blume. J. Plant Biochem. Biotechnol. 2022;31:202–205. https://doi.org/10.1007/s13562-021-00667-z

17. Nguyen P.A., et al. Envirronmentally friendly fabrication of Fe2TiO5-TiO2 nanocomposite for enhanced photodegradation of cinnamic acid solution. Adv. Natural Sci.: Nanosci. Nanotechnol. 2022;12(4):045015. https://doi.org/10.1088/2043-6262/ac498d

18. Nguyen P.A., et al. Exceptional photodecomposition activity of heterostructure NiTiO3–TiO2 catalyst. J. Sci.: Adv. Mater. Dev. 2022;7(1):100407. https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2021.100407

19. Nguyen D.T., Ha C.A., Nguyen T., Phuong P.H., Hoang T.C. A low temperature fabrication and photoactivity of Al2TiO5 in cinnamic acid degradation. Mater. Trans. 2019;60(9):2022–2027. https://doi.org/10.2320/matertrans.M2019076

20. Nguyen P.A., Duong N.L., Nguyen V.M., Nguyen T. Positive effects of the ultrasound on biosynthesis, characteristics and antibacterial activity of silver nanoparticles using Fortunella Japonica. Mater. Trans. 2019;60(9):2053–2058. https://doi.org/10.2320/matertrans.M2019065

21. Rodrigues J.E., et al. Spin-phonon coupling in uniaxial anisotropic spin-glass based on Fe2TiO5 pseudobrookite. J. Alloys Comp. 2019;799:563–572. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.05.343

22. Burhan M., Shahzad M.W., Ng K.C. Energy distribution function based universal adsorption isotherm model for all types of isotherm. Int. J. Low-Carbon Technol. 2018;13(3):292–297. https://doi.org/10.1093/ijlct/cty031

23. Barone P., Stranges F., Barberio M., Renzelli D., Bonanno A., Xu F. Study of Band Gap of Silver Nanoparticles–Titanium Dioxide Nanocomposites. J. Chem. 2014;2014:589707. http://dx.doi.org/10.1155/2014/589707

24. Ankanna S., Prasad T.N.V.K.V., Elumalai E., Savithramma N. Production of biogenic silver nanoparticles using Boswellia ovalifoliolata stem bark. Dig. J. Nanomater. Biostruct. 2010;5(2):369–372.

25. Morones J.R., et al. The bactericidal effect of silver nanoparticles. Nanotechnology. 2005;16(10):2346–2353. https://doi.org/10.1088/0957-4484/16/10/059

26. Krishnaraj C., et al. Synthesis of silver nanoparticles using Acalypha indica leaf extracts and its antibacterial activity against water borne pathogens. Colloids Surf. B: Biointerfaces. 2010;76(1):50–56. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2009.10.008

27. Manjunatha C. et al. Perovskite lanthanum aluminate nanoparticles applications in antimicrobial activity, adsorptive removal of Direct Blue 53 dye and fluoride. Mater. Sci. Eng.: C Mater. Biol. Appl. 2019;101:674–685. https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.04.013

28. Singh C., Wagle A., Rakesh J.V. Doped LaCoO3 perovskite with Fe: A catalyst with potential antibacterial activity. Vacuum. 2017;146:468–473. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.06.039

29. Dakal T.C., Kumar A., Majumdar R.S., Yadav V. Mechanistic basis of antimicrobial actions of silver nanoparticles. Front. Microbiol. 2016;7:1831. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01831

30. Yin I.X., Zhang J., Zhao I.S., Mei M.L., Li Q., Chu C.H. The antibacterial mechanism of silver nanoparticles and its application in dentistry. Int. J. Nanomedicine. 2020;15:2555–2562. https://doi.org/10.2147/IJN.S246764