Sintesi verde di nanoparticelle di ossido di rame e sua efficienza nella degradazione dell'antibiotico rifampicina

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 14030 (2023) Citare questo articolo

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Negli ultimi tempi, la nanotecnologia verde ha guadagnato interesse nella sintesi di nanoparticelle metalliche grazie al loro rapporto costo-efficacia, ai semplici passaggi di preparazione e al rispetto dell'ambiente. Nel presente studio, le nanoparticelle di ossido di rame (CuO NP) sono state preparate utilizzando l'estratto acquoso di pianta intera di Parthenium hysterophorus come agente riducente, stabilizzante e tappante. Le NP CuO sono state caratterizzate tramite spettroscopia UV-Vis, spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR), diffrazione di raggi X su polvere (XRD), microscopia elettronica a scansione (SEM), microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e diffusione dinamica della luce (DLS). Gli spettri UV-Vis delle NP CuO hanno mostrato una banda di risonanza plasmonica superficiale a 340 nm. L'analisi FTIR ha rivelato la presenza di metaboliti secondari sulla superficie delle NP CuO, con una caratteristica banda di stiramento Cu-O identificata a 522 cm−1. Le micrografie elettroniche a scansione e le micrografie elettroniche a trasmissione hanno mostrato che le NP di CuO erano quasi sferiche, con una particella media di 59,99 nm ottenuta dalla micrografia SEM. La struttura cristallina monoclina delle NP di CuO è stata confermata utilizzando XRD e la dimensione dei cristalliti calcolata utilizzando l'equazione di Scherrer-Debye è risultata essere 31,58 nm. La DLS ha mostrato la presenza di agglomerati di nanoparticelle, che hanno rivelato l'uniformità delle NP di CuO. Inoltre, è stata studiata la capacità di degradazione delle nanoparticelle biosintetizzate rispetto all'antibiotico rifampicina. I risultati hanno mostrato che l'efficienza di degradazione ottimale della rifampicina al 98,43% è stata ottenuta a una temperatura di 65 ℃, un dosaggio di 50 mg di CuO NP, una concentrazione di 10 mg/L di soluzione di rifampicina e una soluzione di rifampicina a pH 2 in 8 minuti. Da questo studio, si può concludere che le NP di CuO sintetizzate dall'estratto acquoso di Parthenium hysterophorus sono promettenti nella bonifica dell'inquinamento ambientale causato dagli antibiotici. In questa luce, lo studio riporta che la sintesi verde mediata dal Parthenium hysterophorus di NP CuO può affrontare efficacemente l’inquinamento ambientale in modi economicamente vantaggiosi, ecologici e sostenibili.

La carenza idrica rimane una delle sfide globali che colpisce gran parte della popolazione mondiale poiché, secondo il rapporto UNESCO 2023, circa il 26% (2 miliardi di persone) non ha accesso all’acqua potabile sicura. Il rapporto indica inoltre che 2-3 miliardi di persone in tutto il mondo soffrono di carenza idrica, e si prevede che la scarsità idrica aumenterà nei prossimi anni. È stato riferito che circa la metà della popolazione mondiale corre il rischio di sperimentare la scarsità d’acqua2. Un rapporto pubblicato durante la Conferenza internazionale dell’Africa Health Agenda (AHAIC2023) ha rivelato che i cambiamenti climatici hanno peggiorato le sfide legate alla scarsità d’acqua in Africa3. I cambiamenti climatici influenzano lo stoccaggio dell’acqua terrestre, esacerbando ulteriormente la scarsità d’acqua e portando a una crisi idrica globale. Nel contesto della crisi legata alla scarsità d’acqua, l’inquinamento dell’acqua dovuto ai composti farmaceutici attivi (API), come gli antibiotici classificati come inquinanti emergenti, continua ad aumentare3,4,5. Le vie di accesso degli antibiotici all'ambiente (suolo o acque superficiali) sono l'infiltrazione dagli impianti di trattamento delle acque reflue e gli scarichi domestici delle escrezioni umane6,7,8. Questi antibiotici mostrano effetti dannosi sugli esseri umani e sugli ecosistemi acquatici, attribuiti alle loro concentrazioni più elevate rispetto alla concentrazione ambientale prevista8. La presenza di antibiotici nell’ambiente propaga la resistenza antimicrobica9,10,11 e le loro basse concentrazioni sono difficili da rimuovere utilizzando impianti convenzionali di trattamento delle acque reflue12. L’Organizzazione Mondiale della Sanità ha dichiarato questa resistenza una crisi di sanità pubblica, minacciando le modalità per trattare il crescente carico di malattie13. Un altro danno potenziale mostrato dagli antibiotici nell'ambiente deriva dalla loro interferenza con i processi fisiologici quando assorbiti dalle piante, quindi dalla propagazione dell'effetto di ecotossicità7.