Kecakapan Hijau dalam Sintesis dan Stabilisasi Nanopartikel Tembaga:Aktivitas Katalitik, Antibakteri, Sitotoksisitas, dan Antioksidan
Abstrak
Nanopartikel tembaga (CuNPs) sangat menarik karena sifatnya yang luar biasa seperti rasio permukaan terhadap volume yang tinggi, kekuatan luluh yang tinggi, keuletan, kekerasan, fleksibilitas, dan kekakuan. CuNPs menunjukkan aktivitas katalitik, antibakteri, antioksidan, dan antijamur bersama dengan sifat sitotoksisitas dan antikanker dalam berbagai aplikasi. Banyak metode fisik dan kimia telah digunakan untuk mensintesis nanopartikel termasuk ablasi laser, proses yang dibantu gelombang mikro, sol-gel, co-presipitasi, pelepasan kawat berdenyut, deposisi uap vakum, iradiasi energi tinggi, litografi, penggilingan mekanis, reduksi fotokimia, elektrokimia , sintesis elektrospray, reaksi hidrotermal, mikroemulsi, dan reduksi kimia. Fitosintesis nanopartikel telah diusulkan sebagai alternatif yang berharga untuk metode fisik dan kimia karena sitotoksisitas rendah, prospek ekonomi, ramah lingkungan, peningkatan biokompatibilitas, dan aktivitas antioksidan dan antimikroba yang tinggi. Tinjauan tersebut menjelaskan teknik karakterisasi, peran utama mereka, keterbatasan, dan sensitivitas yang digunakan dalam persiapan CuNPs. Ikhtisar teknik yang digunakan dalam sintesis CuNPs, prosedur sintesis, parameter reaksi yang mempengaruhi sifat-sifat CuNPs yang disintesis, dan analisis penyaringan yang digunakan untuk mengidentifikasi fitokimia pada tanaman yang berbeda disajikan dari literatur yang diterbitkan baru-baru ini yang telah ditinjau dan diringkas . Mekanisme hipotetis reduksi ion tembaga oleh quercetin, stabilisasi nanopartikel tembaga oleh santin, aktivitas antimikroba, dan reduksi 4-nitrofenol dengan ilustrasi diagram diberikan. Tujuan utama dari tinjauan ini adalah untuk meringkas data tanaman yang digunakan untuk sintesis CuNPs dan membuka jalur baru bagi peneliti untuk menyelidiki tanaman yang belum digunakan di masa lalu.
Mekanisme yang Diusulkan untuk aktivitas antibakteri nanopartikel tembaga.
Latar Belakang
Nanopartikel (NPs) memiliki sejumlah aplikasi menarik di bidang industri seperti teknologi ruang angkasa, magnet, optoelektronik dan elektronik, kosmetik, dan aplikasi katalitik, farmasi, biomedis, lingkungan, dan energi [1, 2]. Sifat luar biasa dari NP seperti daktilitas, kekuatan luluh tinggi, kekerasan, fleksibilitas, kekakuan, rasio permukaan terhadap volume yang tinggi, efek tunneling makrokuantum, dan ukuran kuantum dapat diatribusikan dibandingkan dengan sifat bahan curah yang memiliki komposisi kimia yang sama [3 ]. Memang, sifat NP, yang mungkin jauh berbeda dari yang diamati untuk partikel halus, adalah luas permukaan spesifik yang lebih tinggi, sifat optik tertentu, titik leleh yang lebih rendah, magnetisasi spesifik, kekuatan mekanik, dan berbagai aplikasi industri [4]. Nanopartikel tembaga (CuNPs) sangat diminati karena ketersediaannya yang mudah, biaya rendah, dan sifat-sifatnya yang mirip dengan logam mulia [5,6,7,8,9]. CuNPs juga dapat digunakan dalam sensor, sistem perpindahan panas [10,11,12], dan elektronik (sel bahan bakar dan sel surya), sebagai katalis dalam banyak reaksi dan sebagai agen bakterisida dan antimikroba yang digunakan untuk melapisi peralatan rumah sakit [13,14, 15,16,17,18,19].
Banyak metode fisik dan kimia termasuk ablasi laser [20], proses dengan bantuan gelombang mikro, sol-gel [21], kopresipitasi [22], pelepasan kawat berdenyut [23], deposisi uap vakum [24], iradiasi energi tinggi [ 25], litografi [26], penggilingan mekanis [27], reduksi fotokimia, elektrokimia [28,29,30,31,32], sintesis elektrospray [33], reaksi hidrotermal [34], mikroemulsi [35], dan reduksi kimia digunakan untuk mensintesis nanopartikel. Meskipun metode fisik dan kimia menghasilkan nanopartikel yang terdefinisi dengan baik dan murni, metode ini tidak hemat biaya atau ramah lingkungan karena penggunaan bahan kimia beracun. Salah satu kriteria terpenting dari nanoteknologi adalah pengembangan prosedur kimia hijau yang ramah lingkungan, tidak beracun, dan bersih [36]. Oleh karena itu, biosintesis nanopartikel mengandung metode berbasis kimia hijau yang menggunakan tubuh biologis yang berbeda seperti tanaman [37, 38], actinomycetes [39, 40], jamur [41,42,43,44], bakteri [45,46, 47,48,49], ragi [50,51,52], dan virus [53, 54]. Entitas biologis menawarkan pendekatan yang tidak beracun, bersih, dan ramah lingkungan untuk mensintesis NP dengan berbagai ukuran, sifat fisikokimia, bentuk, dan komposisi [55].
Nanopartikel tembaga disintesis dan distabilkan dalam literatur dengan menggunakan tanaman yang berbeda seperti Euphorbia esula [56], Punica granatum [57], Tempat suci [58], Ginkgo biloba [59], Procera Calotropis [60], Lawsonia inermis [61], Pengobatan jeruk [62], Camellia sinensis [63], Datura innoxia [64], Syzygium aromaticum [65], Sesamum indicum [66], Limun jeruk , Kunyit kurkumin [67], Gloriosa superba L. [68], Ficus carica [69], Aegle marmelos [70], Caesalpinia pulcherrima [71], Fistula Cassia [72], Leucas aspera , Leucas chinensis [73], Delonix elata [74], Aloe barbadensis Miller [75], Timus vulgaris [76], Phyllanthus emblica [77], Magnolia kobus [78], Eukaliptus [79], Artabotrys odoratissimus [80], Caparis zeylanica [81], Vitis vinifera [82], Hibiscus rosa-sinensis [83], Zingiber officinale [84], Datura metel [85], Zea mays [86], Urtika , Matricaria chamomilla , Glycyrrhiza glabra , Schisandra chinensis , Inula helenium , Cinnamomum [87], Dodonaea viscosa [88], Cassia auriculata [89], Azadirachta indica , Kamera Lantana , Tridax procumbens [90], Allium sativum [91], Asparagus adscendens , Bacopa monnieri , Bacilicum minimum , Denganania somnifera [92], Smithia sensitiva , Colocasia esculenta [93], Nerium oleander [94], dan Psidium guajava [95]; dengan menggunakan ganggang/jamur yang berbeda seperti Phaeophyceae [96], Stereum hirsutum [97], dan Hipokrea lixii [98]; dan dengan menggunakan beberapa mikroorganisme seperti Pseudomonas fluorescens [99] dan Enterococcus faecalis [100] budaya.
Biosintesis Nanopartikel Tembaga
Bagian Tanaman yang Digunakan untuk Ekstrak
Bagian tanaman yang berbeda digunakan untuk pembuatan ekstrak tumbuhan seperti daun, biji, kulit kayu, buah, kulit, sabut, akar, dan getah. Daun dan akar digunakan dalam dua cara. Pertama, daun dan akar segar digunakan untuk pembuatan ekstrak tumbuhan, dan kedua, daun dan akar kering dalam bentuk bubuk digunakan.
Prosedur Sintesis CuNP
Untuk sintesis CuNPs, ekstrak tumbuhan disiapkan dengan menggunakan bagian yang berbeda dari tanaman yang berbeda. Untuk sintesis bagian ekstrak tanaman yang diinginkan, daun dikumpulkan dan dicuci dengan air keran dan kemudian dengan air suling untuk menghilangkan partikel debu. Daun dicuci digunakan lebih lanjut dalam dua cara. Pertama, daun ini dijemur selama 1-2 jam untuk menghilangkan sisa kelembapan. Berat yang diketahui dari daun yang dijemur ini dibagi menjadi bagian-bagian kecil dan direndam dalam air deionisasi atau larutan etanol. Campuran ini diaduk selama 24 jam pada suhu kamar dengan menggunakan magnetic stirrer kemudian disaring untuk digunakan lebih lanjut. Kedua, daun ini dijemur selama 4-7 hari atau dikeringkan dalam oven pada suhu 50 °C selama 1 hari dan dihaluskan menggunakan blender rumah tangga. Berat serbuk tumbuhan yang diketahui dicampur dalam air atau larutan etanol lalu diaduk dan disaring.
Untuk sintesis CuNPs, larutan berair garam prekursor seperti tembaga sulfat, tembaga klorida, tembaga asetat, dan tembaga nitrat dengan konsentrasi yang berbeda dicampur dengan ekstrak tumbuhan. Larutan encer natrium hidroksida juga dibuat dan ditambahkan ke dalam campuran reaksi untuk mengontrol media pH. Campuran reaksi dikocok kuat untuk interval waktu yang berbeda dalam pengocok listrik dan dipanaskan dalam oven pada interval waktu yang berbeda dan pada suhu yang berbeda. Pembentukan CuNPs juga dapat berlangsung pada suhu kamar dan dikonfirmasi dengan mengubah warna campuran reaksi. Pada akhirnya, nanopartikel disentrifugasi dan dikeringkan pada suhu yang berbeda. Optimasi reaksi dilakukan dengan mengubah pH campuran, konsentrasi garam prekursor, waktu pemanasan, dan suhu campuran reaksi. Dalam literatur, tanaman yang berbeda telah digunakan untuk pembentukan nanopartikel tembaga dengan menggunakan garam prekursor yang berbeda dengan kondisi reaksi yang berbeda seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1. Dari tabel tersebut, dapat dilihat bahwa kondisi reaksi yang berbeda mempengaruhi bentuk dan ukuran tembaga. nanopartikel.
Pengaruh Parameter Reaksi pada Properti NP
Konsentrasi ekstrak tumbuhan memainkan peran utama dalam mereduksi dan menstabilkan CuNPs. Telah dilaporkan bahwa dengan meningkatkan konsentrasi ekstrak tumbuhan, jumlah partikel meningkat [88]. Dengan meningkatkan konsentrasi ekstrak tumbuhan, konsentrasi fitokimia meningkat dan pengurangan garam tembaga juga meningkat. Karena reduksi garam logam yang cepat, ukuran nanopartikel juga berkurang [101].
Ukuran dan struktur CuNP sangat dipengaruhi oleh garam tembaga. Morfologi nanopartikel berubah ketika garam (misalnya, tembaga klorida, tembaga asetat, tembaga nitrat, atau tembaga sulfat) digunakan dengan adanya natrium hidroksida. Dilaporkan bahwa bentuknya segitiga dan tetrahedron dalam kasus tembaga klorida, berbentuk batang dalam kasus tembaga asetat, dan bulat dalam kasus tembaga sulfat [102]. Dengan meningkatkan konsentrasi garam prekursor, ukuran CuNPs juga meningkat.
Sintesis CuNPs memberikan hasil terbaik dengan memvariasikan pH media reaksi dalam kisaran yang disukai. Ukuran nanopartikel dikendalikan dengan mengubah nilai pH campuran reaksi. Pada pH yang lebih tinggi, nanopartikel berukuran lebih kecil diperoleh dibandingkan dengan yang diperoleh pada nilai pH rendah. Perbedaan ini dapat dikaitkan dengan perbedaan tingkat reduksi garam logam oleh ekstrak tumbuhan. Hubungan terbalik antara nilai pH dan ukuran nanopartikel menunjukkan bahwa peningkatan nilai pH memungkinkan kita untuk mendapatkan nanopartikel sferis berukuran kecil sedangkan penurunan nilai pH memberikan nanopartikel berukuran besar (berbentuk batang dan segitiga). Efek pada spektrum serapan nilai pH yang berbeda (4, 6, 8, 10, dan 12) ditunjukkan pada Gambar 1 [36]. Dilaporkan bahwa penambahan ekstrak tumbuhan ke CuCl2 tidak mengarah pada pembentukan CuNP tetapi, sebaliknya, CuNP diperoleh dengan mengubah pH campuran reaksi menjadi medium dasar. Perilaku yang sama diamati oleh Wu dan Chen, dan disimpulkan bahwa pH memainkan peran penting dalam sintesis CuNPs [103].
Bagian tumbuhan yang digunakan untuk pembuatan ekstrak tumbuhan
Mekanisme Fitosintesis Nanopartikel Tembaga
Penyaringan Fitokimia:Analisis Kualitatif
Analisis penyaringan fitokimia adalah analisis kimia yang dilakukan untuk mendeteksi fitokimia pada tanaman yang berbeda. Ekstrak tumbuhan segar dengan bahan kimia atau reagen kimia digunakan untuk analisis ini [77] seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Fitokimia untuk Reduksi Logam dan Menstabilkan NP
Sintesis hijau CuNPs dengan menggunakan fitokimia menawarkan kontrol yang lebih fleksibel atas bentuk dan ukuran NP (yaitu, dengan mengubah suhu reaksi, konsentrasi ekstrak tumbuhan, konsentrasi garam logam, waktu reaksi, dan pH campuran reaksi). Perubahan warna media reaksi menunjukkan reduksi ion logam dan pembentukan NP. Reduksi hijau dari garam tembaga dimulai seketika, dan pembentukan nanopartikel tembaga ditunjukkan dengan perubahan warna campuran reaksi. Fitokimia memiliki peran utama dalam mereduksi ion logam terlebih dahulu kemudian menstabilkan inti logam dalam bentuk nanopartikel seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Interaksi fitokimia dengan ion logam dan konsentrasi fitokimia ini mengontrol bentuk dan ukuran CuNP.
Protokol untuk mereduksi ion logam dan kemudian menstabilkan inti logam
Flavonoid mengandung senyawa polifenol, misalnya, kuersetin, katekin, flavanon, isoflavon, santin, penduletin, alizarin, pinocembrin, antosianin, flavon, tanin, dan saponin, yang terdapat dalam berbagai tanaman seperti Ginkgo biloba [59], Pengobatan jeruk [62], Phyllanthus emblica [77], Hibiscus rosa-sinensis [83], dan Dodonaea viscosa [93]. Senyawa ini berperan utama dalam mereduksi dan mengkelat logam. Berbagai kelompok fungsional hadir dalam flavonoid bertanggung jawab untuk pengurangan ion tembaga. Diasumsikan bahwa atom hidrogen reaktif dalam flavonoid dapat dilepaskan selama perubahan tautomerik dari bentuk enol menjadi bentuk keto yang dapat mereduksi ion tembaga untuk membentuk inti tembaga atau CuNPs. Misalnya, diasumsikan bahwa dalam kasus Ginkgo biloba ekstrak tumbuhan, transformasi quercetin (flavonoid) yang berperan utama dalam reduksi ion logam tembaga menjadi inti tembaga atau CuNPs karena perubahan bentuk enol menjadi bentuk keto seperti ditunjukkan pada Gambar. 3.
Reduksi ion tembaga oleh quercetin
Selama proses sintesis CuNPs, ion logam dengan keadaan oksidasi monovalen atau divalen diubah menjadi inti tembaga oksidasi nol dan inti ini digabungkan untuk mendapatkan bentuk yang berbeda. Selama nukleasi, inti berkumpul untuk membentuk berbagai bentuk seperti kabel, bola, kubus, batang, segitiga, segi lima, dan segi enam. Beberapa flavonoid memiliki kemampuan untuk mengkelat CuNP dengan π elektron dan gugus karbonil. Quercetin dan santin adalah flavonoid dengan aktivitas chelating yang kuat karena adanya dua gugus fungsi yang melibatkan hidroksil dan karbonil. Gugus-gugus ini mengkelat dengan nanopartikel tembaga dengan mengikuti mekanisme sebelumnya dan juga menjelaskan kemampuan adsorpsi santin (flavonoid) pada permukaan CuNP seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4.
Stabilisasi nanopartikel tembaga oleh santin
Diasumsikan bahwa molekul protein (superoksida dismutase, katalase, glutathione) pada tanaman yang berbeda seperti Hibiscus rosa-sinensis [83] dan Camellia sinensis [104] menunjukkan aktivitas pereduksi yang tinggi untuk pembentukan nanopartikel dari ion logam tetapi aktivitas pengkelatnya tidak berlebihan. Gula seperti monosakarida (glukosa), disakarida (maltosa dan laktosa), dan polisakarida dalam Camellia sinensis tanaman [63] dapat bertindak sebagai agen pereduksi atau antioksidan dan memiliki serangkaian transformasi tautomerik dari keton menjadi aldehida.
Fitokimia lain seperti polifenol (mis., asam ellagic dan asam galat) yang ada di Hibiscus rosa-sinensis [40], fenilpropanoid (fenilalanin, tirosin) di Aegle marmelos [70], terpenoid di Ocimum sanctum dan Asparagus adscendens [58, 92], protease sistein dalam Procera Calotropis [60], curcuminanilineazomethine dalam kurkumin kunyit [67], asam askorbat dalam Citrus medicalinn [62], eugenol dalam Syzygium aromaticum [65], dan alkaloid dalam Aegle marmelos [70] memainkan peran yang sama dalam mereduksi ion tembaga dan menstabilkan nanopartikel tembaga. Karbohidrat, antrakuinon, kuinon, dan antosianosida dalam Phyllanthus emblica [77]; lignin dan xanthone dalam Hibiscus rosa-sinensis [83]; dan glikosida jantung, triterponoid, glikosida karotenoid, dan glikosida antrakuinon di Colocasia esculenta tanaman [93] juga fitokimia yang hadir dalam ekstrak tanaman yang berbeda dan bertindak sebagai agen pereduksi dan penstabil. Contoh fitokimia tertentu dengan struktur ditunjukkan pada Gambar. 5.
Fitokimia dengan strukturnya
Teknik Karakterisasi
Untuk karakterisasi nanopartikel yang disintesis, teknik yang berbeda digunakan seperti spektroskopi ultraviolet-tampak (UV-vis), mikroskop elektron transmisi (TEM), hamburan sinar-X sudut kecil (SAXS), spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FTIR), X- spektroskopi fluoresensi sinar (XRF), difraksi sinar-X (XRD), spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS), mikroskop elektron pemindaian (SEM), mikroskop elektron pemindaian emisi medan (FESEM), analisis ukuran partikel (PSA), Malvern Zetasizer ( MZS), spektroskopi sinar-X dispersi energi (EDX/EDS), analisis pelacakan partikel nano (NTA), reflektometri sinar-X (XRR), analisis Brunauer-Emmett-Teller (BET), difraksi elektron area terpilih (SAED), dan mikroskop kekuatan atom (AFM) (Tabel 3).
Aplikasi Nanopartikel Tembaga
Karena sifat kimia dan fisiknya yang luar biasa, rasio permukaan-ke-volume yang besar, permukaan yang selalu terbarukan, biaya rendah, dan persiapan yang tidak beracun, CuNP sangat menarik untuk aplikasi di berbagai bidang. Nanopartikel tembaga menunjukkan aktivitas katalitik, aktivitas antibakteri, aktivitas sitotoksisitas atau antikanker, aktivitas antioksidan, dan aktivitas antijamur dalam berbagai aplikasi. Dalam aktivitas katalitik, nanopartikel tembaga digunakan untuk sikloadisi Huisgen [3 + 2] alkuna dan azida dalam banyak pelarut dalam kondisi bebas ligan [59], 1-metil-3-fenoksi benzena, 3,3-oksibis(metilbenzena) [94], sintesis 1-substitusi 1H -1,2,3,4-tetrazole [76], adsorpsi nitrogen dioksida, dan adsorpsi sulfur dioksida [66]. Pada sebagian besar logam transisi yang dikatalisis, ligan reaksi kopling Ullmann, seperti fosfin, dilaporkan dalam literatur dan sebagian besar ligan mahal, sulit dibuat, dan sensitif terhadap kelembaban. Untuk pekerjaan ini, nanopartikel tembaga yang disintesis digunakan untuk kopling Ullmann bebas ligan dari difenil eter. Pewarna yang berbeda dan senyawa organik beracun dan pestisida yang ada dalam limbah industri sangat berbahaya bagi lingkungan dan organisme hidup. Nanopartikel tembaga digunakan untuk degradasi pewarna yang berbeda seperti metilen biru [73], degradasi atrazin [86], dan reduksi 4-nitrofenol [76].
Di antara agen antimikroba, senyawa tembaga telah umum digunakan dalam pertanian sebagai herbisida [105], algaecides [106], fungisida [107], dan pestisida serta dalam peternakan sebagai desinfektan [108] (ditunjukkan pada Tabel 4). Nanopartikel tembaga biogenik menunjukkan aktivitas antibakteri yang kuat terhadap patogen gram positif dan gram negatif seperti Pseudomonas aeruginosa (MTCC 424), Micrococcus luteus (MTCC 1809), Enterobacter aerogenes (MTCC 2832) [57], Salmonella enterica (MTCC 1253), Rhizoctonia solani , Xanthomonas axonopodis hal. citri , Xanthomonas axonopodis hal. punicea [58], Escherichia coli (ATCC 14948) [62], Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Bacillus subtilis (ATCC 6633), Pediococcus acidilactici [69], dan Klebsiella pneumoniae (MTCC 4030). Dalam aktivitas antijamur, nanopartikel tembaga digunakan untuk melawan Alterneria carthami , Colletotrichum gloeosporioides , Colletotrichum lindemuthianum , Drechslera sorghicola , Fusarium oxysporum f.sp. karthami , Rhizopus stolonifer , Fusarium oxysporum f.sp. ciceris , Macrophomina phaseolina , Fusarium oxysporum f.sp. udum , Rhizoctonia bataticola [58], Candida albicans , Kurvularia , Aspergillus niger , dan Trichophyton simii [67]. Dalam sitotoksisitas, nanopartikel tembaga digunakan untuk studi pada garis sel HeLa, A549, MCF7, MOLT4, dan BHK21 (tumor kanker) [60, 104].
Mekanisme Hipotetis Aktivitas Antimikroba
Diamati bahwa CuNPs memiliki aktivitas antimikroba yang sangat baik dan hanya laporan terbatas yang menyajikan mekanisme aktivitas antibakteri nanopartikel tembaga dalam literatur, tetapi mekanisme ini bersifat hipotetis. Telah diamati bahwa bakteri dan enzim/protein dihancurkan karena interaksi CuNPs dengan gugus –SH (sulfhidril) [109, 110]. Juga dilaporkan bahwa struktur heliks molekul DNA menjadi terganggu oleh interaksi CuNPs [111]. Interaksi CuNPs dengan membran sel bakteri menurunkan potensial elektrokimia transmembran, dan karena penurunan potensial elektrokimia transmembran mempengaruhi integritas membran [112]. Diasumsikan bahwa NP logam melepaskan ion logamnya masing-masing. Nanopartikel tembaga dan ion tembaga terakumulasi pada permukaan sel bakteri dan membentuk lubang pada membran, menyebabkan kebocoran komponen seluler dari sel dan di dalam sel, menyebabkan stres oksidatif yang menyebabkan kematian sel [112.113.114]. Mekanisme hipotetis aktivitas antibakteri yang mewakili kemungkinan di atas ditunjukkan pada Gambar. 6.
4-Nitrophenol (4-NP) yang biasanya terdapat pada air limbah pertanian dan produk industri berbahaya dan tidak ramah lingkungan. Hidrogenasi atau reduksi 4-NP, yang diubah menjadi 4-aminofenol (4-AP), terjadi dengan adanya CuNP. CuNPs dapat mengkatalisis reaksi untuk mengatasi penghalang kinetik dengan membantu transfer elektron dari ion borohidrat donor ke akseptor 4-NP.
Aktivitas katalitik dari CuNPs disintesis telah dipelajari dalam pengurangan 4-nitrofenol dalam media berair pada suhu kamar dengan adanya larutan natrium borohidrida berair [56]. Reduksi 4-NP dengan menggunakan CuNPs adalah proses yang sederhana dan ramah lingkungan. Efisiensi katalitik CuNPs untuk reduksi 4-NP diperiksa dengan menggunakan spektrometer UV-vis. Diamati bahwa puncak penyerapan maksimum untuk 4-NP dalam media berair berada pada 317 nm dan puncak adsorpsi bergeser ke 403 nm dengan menambahkan natrium borohidrida karena pembentukan ion 4-nitrofenolat. Puncak pada 403 nm tetap tidak terpengaruh bahkan setelah 2 hari, yang menunjukkan bahwa reduksi 4-NP tidak dapat terjadi tanpa adanya katalis. Setelah penambahan CuNPs, puncak absorpsi larutan bergeser menjadi 300 nm dan puncak pada 403 nm benar-benar hilang yang menunjukkan reduksi 4-NP menjadi 4-AP tanpa produk samping. Mekanisme hipotetis untuk reduksi 4-NP ditunjukkan pada Gambar 7. Dalam mekanisme tersebut, 4-NP dan natrium borohidrida terdapat dalam larutan dalam bentuk ion. Proton dari ion borohidrida mengadsorpsi pada permukaan nanopartikel tembaga dan BO2 diproduksi. Ion 4-Nitrofenolat juga teradsorpsi pada permukaan CuNPs. Karena adsorpsi proton dan ion 4-nitrofenolat, CuNPs mengatasi penghalang kinetik reaktan dan ion 4-nitrofenolat diubah menjadi ion 4-aminofenolat. Setelah konversi, terjadi desorpsi ion 4-aminofenolat dan diubah menjadi 4-aminofenol.
Mekanisme reduksi 4-nitrofenol
Kesimpulan
Makalah ini telah meninjau dan merangkum informasi terbaru tentang metode biologis yang digunakan untuk sintesis nanopartikel tembaga (CuNPs) menggunakan tanaman yang berbeda. Sintesis hijau CuNPs telah diusulkan sebagai alternatif yang berharga untuk metode fisik dan kimia dengan sitotoksisitas rendah, prospek ekonomi, ramah lingkungan, biokompatibilitas ditingkatkan, kelayakan, dan aktivitas antioksidan tinggi dan aktivitas antimikroba yang tinggi dari CuNPs. Mekanisme biosintesis NP masih belum diketahui, dan penelitian lebih lanjut perlu difokuskan pada mekanisme pembentukan nanopartikel dan pemahaman tentang peran fitokimia dalam pembentukan NP. Tinjauan ini memberikan data tanaman yang digunakan dalam sintesis nanopartikel tembaga, prosedur sintesis, dan parameter reaksi yang mempengaruhi sifat CuNP yang disintesis. Analisis skrining fitokimia adalah analisis kimia yang digunakan untuk mengidentifikasi fitokimia seperti deteksi karbohidrat, tanin, saponin, flavonoid, alkaloid, antrakuinon, dan antosianosida pada tanaman yang berbeda. Mekanisme reduksi ion tembaga oleh quercetin dan stabilisasi nanopartikel tembaga oleh santin dijelaskan dalam makalah ini. Teknik karakterisasi yang digunakan dalam literatur untuk nanopartikel tembaga adalah UV-vis, FTIR, XRD, SEM, FESEM, TEM, PSA, MZS, EDX, NTA, SAXS, XRR, XRF, XPS, BET, SAED, dan AFM. Nanopartikel tembaga menunjukkan aktivitas katalitik, aktivitas antibakteri, aktivitas sitotoksisitas atau antikanker, aktivitas antioksidan, dan aktivitas antijamur dalam berbagai aplikasi. Mekanisme hipotetis aktivitas antimikroba dan pengurangan 4-nitrofenol dengan diagram ditunjukkan dalam makalah ini.
CuNPs dengan sifat struktural yang berbeda dan efek biologis yang efektif dapat dibuat menggunakan protokol hijau baru dalam beberapa hari mendatang. Kontrol atas ukuran partikel dan, pada gilirannya, sifat-sifat CuNP yang bergantung pada ukuran akan membuka pintu baru aplikasinya. Penelitian ini memberikan gambaran sintesis CuNP dengan menggunakan ekstrak tumbuhan, ekstrak mikroba, dan biomolekul alami. Meskipun semua protokol hijau untuk sintesis CuNP memiliki kelebihan dan keterbatasannya masing-masing, penggunaan ekstrak tumbuhan sebagai reduktor lebih menguntungkan dibandingkan dengan penggunaan ekstrak mikroba karena laju produksi nanopartikel dengan bekas reduktor hijau yang cepat.
