Sintesis Hijau Nanopartikel Emas dan Perak dengan Saponin Platycodon dari Platycodi Radix

Abstrak

Studi ini mendemonstrasikan sintesis hijau sepenuhnya nanopartikel emas (AuNPs) dan perak (AgNPs) menggunakan fraksi yang kaya platycodin-D (PD) yang dihasilkan dari obat tradisional Platycodi Radix (Platycodon grandiflorum). Ekstrak yang kaya PD berfungsi sebagai agen pengurang dan stabilisator alami, memungkinkan pembentukan satu-tungku AuNPs sferik (diameter rata-rata 14,94 ± 2,14 nm) dan AgNPs (diameter rata-rata 18,40 ± 3,20 nm) tanpa bahan kimia beracun. Spektroskopi UV-vis menunjukkan pita resonansi plasmon permukaan (SPR) khas pada 536 nm (AuNPs) dan 427 nm (AgNPs). TEM resolusi tinggi, AFM, dan XRD mengonfirmasi struktur kristal kubus berpusat wajah dan morfologi yang sebagian besar sferik. Analisis FT-IR menyoroti partisipasi grup –OH, C=C aromatik, C–O, dan C–H dalam proses pengurangan. Pentingnya, PD-AuNPs memandu pengurangan 4-nitrofenol menjadi 4-aminofenol dengan konstanta laju 3,4 × 10⁻³ s⁻¹, menekankan potensinya sebagai nanokatalis ramah lingkungan. Strategi hijau ini menunjukkan keberagaman saponin tanaman dalam menghasilkan nanomaterial multifungsi.

Latar Belakang

Seiring meningkatnya khawatir lingkungan, kimia hijau telah menjadi inti di berbagai domain penelitian. Produk alami, khususnya ekstrak tanaman, semakin banyak digunakan untuk mengganti redusen berbahaya dalam sintesis nanopartikel logam (MNP). Pendekatan ini mengurangi limbah kimia, meningkatkan kompatibilitas biologis, dan dapat diskalakan untuk aplikasi industri. Nanopartikel emas dan perak telah menarik perhatian untuk katalisis, pengiriman obat, sensoring, dan penggunaan antimikroba karena sifat optikal dan permukaan yang unik. Metode pengurangan tradisional sering mengandalkan agen beracun seperti borohidrat natrium; sebaliknya, saponin yang berasal dari tanaman menyediakan alternatif yang berkelanjutan.

Platycodi Radix, obat tradisional Cina, mengandung saponin triterpenoida dengan aktivitas farmakologis beragam (anti-inflamasi, anti-oksidasi, anti-tumor, dll.). Di antaranya, platycodin D (PD) adalah senyawa markah utama. Melalui konversi enzimatik dari platycoside E dan platycodin D₃, fraksi yang kaya PD diisolasi, menghasilkan agen pengurang alami untuk sintesis AuNP dan AgNP.

Bahan dan Instrumen

Fraksi yang kaya PD disiapkan seperti yang dilaporkan sebelumnya. Garam logam (HAuCl₄·3H₂O, AgNO₃) dan reagen (NaBH₄, 4-NP) diperoleh dari Sigma-Aldrich. Spektra UV-vis direkam pada Shimadzu UV-2600. HR-TEM (JEM-3010, 300 kV) pada grid tembaga terlapis karbon; AFM (Bruker Dimension Icon, mode jaringan) pada mica; XRD (Bruker D8 Discover, Cu Kα, 20°–90° 2θ); FT-IR (Nicolet 6700, pellet KBr). Sampel di-freeze-dry (FD5505) sebelum analisis.

Sintesis Hijau PD-AuNPs dan PD-AgNPs

Untuk AuNPs: 0,05 % fraksi yang kaya PD + 0,2 mM HAuCl₄·3H₂O, 1 mL, 5 menit pada suhu ruang. Untuk AgNPs: 0,01 % fraksi yang kaya PD + 0,8 mM AgNO₃, 1 mL, 3 jam pada 80 °C diikuti 21 jam pada suhu ruang. Spektra UV-vis (300–700 nm) mengonfirmasi pengurangan yang lengkap.

Peningkatan Citra AFM melalui Evolusi Bergantung pada Kelengkungan

Kami menerapkan alur kelengkungan utama (κ₂) pada data ketinggian AFM mentah, meningkatkan pemetaan batas dan memungkinkan pengukuran ukuran yang presisi. Citra yang ditingkatkan dihasilkan menggunakan 500 langkah evolusi dengan Δt = 10⁻⁷.

Aktivitas Katalitik PD-AuNPs

PD-AuNPs (0,04 mM) memandu pengurangan 4-NP (0,113 mM) menjadi 4-AP kehadiran borohidrat natrium berlebih (4,13 mM). Reaksi berlangsung hingga selesai dalam 720 detik, dengan konstanta laju pseudo-pertama orde 3,4 × 10⁻³ s⁻¹, seperti yang terbukti oleh pemantauan UV-vis penurunan absorbansi 400 nm dan kemunculan puncak 300 nm.

Hasil dan Pembahasan

Konfirmasi Warnaformasi Pembentukan Nanopartikel

PD-AuNPs menunjukkan nuansa ungu anggur dengan SPR pada 536 nm; PD-AgNPs tampak kuning dengan SPR pada 427 nm, mengonfirmasi pengurangan yang berhasil.

HR-TEM

AuNPs: sferik, 14,94 ± 2,14 nm; bentuk segitiga/poligon kecil teramati. AgNPs: sferik, 18,40 ± 3,20 nm. Distribusi ukuran Gauss berpusat di sekitar 15 nm (Au) dan 18 nm (Ag). Fraksi yang kaya PD bertindak sebagai agen capping, mencegah aglomerasi.

Analisis AFM

Kedua AuNPs dan AgNPs tampak sferik pada citra ketinggian 2D dan amplitudo kesalahan 3D. Analisis potongan mengukur ketinggian 10,44–10,47 nm (Au) dan 7,46–10,35 nm (Ag). Peningkatan bergantung pada kelengkungan menghasilkan diameter 19,14 nm (Au) dan 29,93 nm (Ag), sedikit lebih besar karena efek substrat.

Kristalinitas (HR-XRD)

Struktur kubus berpusat wajah dikonfirmasi. AuNPs: (111) pada 38,2°, (200) pada 44,4°. AgNPs: (111) 38,2°, (200) 44,4°, (220) 65,2°, (311) 78,0°. Analisis Scherrer memperkirakan ukuran 11,05 nm (Au) dan 12,54 nm (Ag).

Grup Fungsional (FT-IR)

Pergeseran pada –OH (3421→3426 cm⁻¹), C=C aromatik (1654→1633 cm⁻¹), C–O/C–H (1035→1043/1058 cm⁻¹) menunjukkan partisipasi aktif grup ini dalam pengurangan.

Performa Katalitik

PD-AuNPs mencapai konstanta laju 3,4 × 10⁻³ s⁻¹ untuk pengurangan 4-NP, sebanding dengan atau melebihi banyak katalis AuNP yang berasal dari tanaman. Kerja depan akan menjelajahi efek pemurnian dan aktivitas bioaktivitas sinergis in-vitro/in-vivo.

Kesimpulan

Platycodi Radix yang kaya PD menyediakan jalur yang efisien dan ramah lingkungan untuk AuNPs dan AgNPs sferik dengan struktur kubus berpusat wajah. Grup –OH, aromatik, C–O, dan C–H bertindak sebagai redusen dan stabilisator alami. PD-AuNPs menunjukkan aktivitas katalitik yang menjanjikan untuk pengurangan 4-NP, menggambarkan potensi saponin tanaman dalam nanomaterial multifungsi. Studi lebih lanjut akan mengevaluasi efek terapeutik gabungan nanopartikel ini dalam konteks biomedis.