Sintesis Hijau Nanopartikel Emas dengan Ekstrak Kulit Mimosa tenuiflora: Sitatoksitas, Penyerapan Seluler, dan Degradasi Katalitik Methylene Blue

Abstrak

Nanopartikel emas (AuNPs) yang dihasilkan melalui kimia hijau berbasis tanaman menjanjikan peluang medis biomedis yang luas. Pada penelitian ini, kami melaporkan AuNPs yang disintesis dari ekstrak kulit Mimosa tenuiflora (Mt) dengan konsentrasi prekursor yang dikontrol. Mt diekstrak menggunakan etanol–air, dan aktivitas antioksidannya diukur dengan uji DPPH dan total polifenol. Koloid AuMt yang dihasilkan menunjukkan morfologi yang beragam (20–200 nm) dan dikarakterisasi menggunakan TEM, XRD, UV-Vis, FTIR, dan XPS. AuMt menunjukkan aktivitas katalitik dalam reduksi methylene blue (MB) oleh NaBH₄, dengan partikel terkecil (AuMt1) menunjukkan konstanta laju degradasi 8,24 × 10⁻³ s⁻¹ dan 50 % pengeliminasi MB dalam 190 detik. Studi sitotoksitas pada sel endotelis vena tali tali pusat manusia (HUVEC) mengungkapkan efek sedang pada 24–48 jam, tanpa tren respons dosis yang jelas. Mikroskopi konfokal menunjukkan lokasi sitoplasma AuMt1 dan akumulasi perinukleus AuMt2, yang mengindikasikan internalisasi seluler yang efisien tanpa penetrasi nukleus. Temuan ini memosisikan AuMt sebagai nankarier dan agen katalitik yang promising dalam nanoteknologi medis hijau.

Pendahuluan

Sintesis satu tahapan logam nano yang dimediasi tanaman adalah alternatif ramah lingkungan terhadap jalur konvensional, dengan memanfaatkan agen pengurang dan penutup yang terdapat dalam ekstrak tanaman. Kulit Mimosa tenuiflora kaya akan tanin terkondensasi, flavonoid, saponin, alkaloid, dan pati, semuanya dapat mengurangi Au³⁺ menjadi Au⁰ dan menstabilkan nanopartikel yang dihasilkan. Studi sebelumnya telah mengeksploitasi ekstrak Mt untuk aplikasi antibakteri, antiprotozoal, dan regenerasi kulit, yang menekankan potensi antioksidan dan konten polifenoliknya. Resonansi plasmon permukaan (SPR) AuNPs sensitif terhadap ukuran partikel, bentuk, dan sifat kimia molekul penstabil di sekitarnya, yang mempengaruhi sifat optik dan katalitik. AuNPs yang disintesis secara hijau telah diterapkan dalam rehabilitasi lingkungan, termasuk degradasi warna, dan sebagai sonde untuk deteksi ion logam atau teranostik. Penelitian saat ini mengevaluasi AuNPs yang dihasilkan dari ekstrak kulit Mt, menilai karakteristik fisikokimia, sitotoksitas pada sel HUVEC, penyerapan seluler, dan efisiensi katalitik dalam degradasi MB.

Bahan dan Metode

Bahan dan Persiapan Ekstrak

15 g kulit Mt diremas dalam 70 mL etanol (99 %) dan 30 mL air ultrapure (18 MΩ) selama 15 hari pada suhu ruang. Filtrat dikumpulkan, difugasi (14.000 rpm, 1 jam), dan diobatin dengan pendinginan untuk uji antioksidan. Konsentrasi ekstrak Mt ditentukan sebesar 32,5 mg mL⁻¹ melalui kurva kalibrasi. Larutan prekursor emas sebesar 5,3 mM (AuMt1) dan 2,6 mM (AuMt2) disiapkan dalam air ultrapure. Dalam setiap sintesis, 1,6 mL ekstrak Mt dan larutan emas dicampur dalam tabung 50 mL, di-vorteks pada 3000 rpm selama 10 detik, dan perubahan warna yang dihasilkan mengonfirmasi pembentukan AuNPs. Koloid difurnir melalui fugasi berulang (14.000 rpm, 1 jam) dan disuspensi ulang dalam etanol, diikuti dengan sonikasi dan langkah panas kering akhir pada 40 °C untuk menghasilkan komposit nano AuMt.

Teknik Karakterisasi

Spektrum UV-Vis (200–400 nm untuk ekstrak; 250–875 nm untuk AuMt) dicatat pada Perkin-Elmer Lambda 40. Kinetik SPR dipantau pada 550–560 nm. Uji DPPH (300 µM) dan total polifenol (Folin-Ciocalteu) mengukur kapasitas antioksidan, diekspresikan sebagai % penyerapan dan setara asam galik, masing-masing. Potensi zeta dan pencaharan cahaya dinamis (DLS) diukur pada Malvern Zetasizer. Spektrum FTIR (4500–500 cm⁻¹) dan XPS (Au 4f, C 1s, O 1s) memberikan wawasan kimia permukaan. TEM (JEOL 2010F, 200 keV) dan HRTEM menilai morfologi dan spasi jaring; EDS mengonfirmasi komposisi elemen. XRD (Bruker D8 QUEST, CuKα) mengidentifikasi fasa kristal. Penyerapan seluler divisualkan melalui mikroskopi laser skanning konfokal (CLSM, Zeiss LSM 800) menggunakan excitasi 640 nm. Sitotoksitas diukur dengan uji MTT pada sel HUVEC (DMEM + 10 % FBS, 37 °C, 5 % CO₂) pada konsentrasi 25–200 µg mL⁻¹ selama 24 dan 48 jam. Pewarnaan Live/Dead (kalisin/etidium homodimer) melengkapi data kelangsungan hidup.

Degradasi Katalitik Methylene Blue

MB (3,33 × 10⁻⁵ M) direduksi oleh NaBH₄ (100 mM) dalam kehadiran 90 µL AuMt (2 mg mL⁻¹). Pemantauan UV-Vis pada 660 nm menghasilkan persentase degradasi (%D). Konstanta laju K diturunkan dari plot linier Langmuir-Hinshelwood ln(A/A₀) vs. waktu.

Hasil dan Pembahasan

Sintesis dan Karakterisasi Antioksidan

Ekstrak Mt menunjukkan puncak UV-Vis yang mencolok pada 280 nm, yang mengindikasikan polifenol. Penghambatan DPPH mencapai 50 % pada 12,5 µg mL⁻¹, setara dengan vitamin C dan katekin. Konten total polifenol sebesar 425 mg g⁻¹ setara asam galik, mengonfirmasi kapasitas pengurangan ekstrak.

Morfologi dan Distribusi Ukuran Nanopartikel Emas

Gambar TEM mengungkapkan partikel AuMt1 berukuran rata-rata 40 nm dengan bentuk yang beragam, sementara partikel AuMt2 berukuran rata-rata 150 nm dan lebih sferis. Pengukuran DLS dalam air menghasilkan diameter hidrodinamis 38 nm (AuMt1) dan 150 nm (AuMt2), dengan potensi zeta negatif (≤ −30 mV) yang mendukung stabilitas koloid. Dalam s-DMEM, kedua sistem tetap stabil (ζ ≈ −25 mV) tetapi menunjukkan peningkatan ukuran yang modest karena pembentukan korona protein (AuMt1: +34 nm; AuMt2: +43 nm).

Kimia Permukaan

Spektrum FTIR menunjukkan gerangan O–H khas (≈ 3250 cm⁻¹) dan gerangan C=O/C–O (≈ 1705 cm⁻¹) untuk kedua sampel AuMt, mengonfirmasi adsorpsi tanin dan flavonoid. Analisis XPS mengindikasikan reduksi lengkap Au³⁺ menjadi Au⁰ (Au 4f₇/₂ pada 84,9 eV). Spektrum C 1s menunjukkan kontribusi C=O, C–O, dan C–C, dengan AuMt2 menunjukkan fraksi C–O yang lebih tinggi, konsisten dengan oksidasi permukaan grup fenolik yang lebih besar selama sintesis.

Sitatoksitas dan Penyerapan Seluler

Uji MTT menunjukkan penurunan sedang dalam kelangsungan hidup (10–30 %) pada 24–48 jam untuk konsentrasi ≥ 50 µg mL⁻¹, tanpa tren respons dosis yang jelas. Pewarnaan Live/Dead mengonfirmasi kelangsungan hidup sel yang tinggi pada 50 µg mL⁻¹. CLSM mengungkapkan dispersi sitoplasma AuMt1 dan lokasi perinukleus AuMt2 setelah 24 jam; rekonstruksi 3-D mengonfirmasi tidak ada penetrasi nukleus, yang mengindikasikan genotoksisitas minimal. Intensitas fluorescensi kuantitatif menunjukkan rasio penyerapan ~3:1 untuk AuMt1 dibandingkan AuMt2, yang disebabkan oleh ukuran yang lebih kecil, potensi zeta yang lebih tinggi, dan korona protein yang lebih tipis.

Performa Katalitik

AuMt1 mencapai 50 % degradasi MB dalam 190 detik dengan konstanta laju K = 8,24 × 10⁻³ s⁻¹, melebihi AuMt2 (K = 3,54 × 10⁻³ s⁻¹). Aktivitas yang bergantung pada ukuran ini selaras dengan luas permukaan yang meningkat pada nanopartikel yang lebih kecil.

Kesimpulan

Kami menunjukkan sintesis hijau AuNPs yang dapat diskalakan pada suhu ruang menggunakan ekstrak kulit Mimosa tenuiflora. Dengan menyesuaikan rasio prekursor/ekstrak, ukuran partikel dapat dikontrol secara presisi. Nanopartikel AuMt menunjukkan stabilitas koloid yang menguntungkan, sitotoksitas sedang, penyerapan seluler yang efisien tanpa masuk nukleus, dan degradasi katalitik yang kuat terhadap methylene blue. Fluoresensi intrinsiknya pada daya excitasi rendah lebih meningkatkan potensinya sebagai sonde fluorescens dan kendaraan pengobatan obat. Pekerjaan masa depan akan difokuskan pada mitigasi toksisitas melalui rekayasa permukaan dan eksplorasi aplikasi biomedis.

Ketersediaan Data dan Bahan

Semua dataset disajikan dalam makalah utama.

Singkatan

ANOVA

Analisis variansi

AuMt

Koloid yang dibentuk oleh AuNPs dan molekul Mt

AuNPs

Nanopartikel emas

CLSM

Mikroskopi laser skanning konfokal

DLS

Pencaharan cahaya dinamis

DMEM

Medium Eagle modifikasi Dulbecco

DMSO

Dimetil sulfoksida

DPPH

2,2-Difenil-1-pikrilhidrazil

EDS

Spektroskopi sinar X dispersif energi

FTIR

Spektroskopi inframerah transformasi Fourier

HAuCl₄

Asem tetrakloraurat

HRTEM

TEM resolusi tinggi

HUVEC

Sel endotelis vena tali tali pusat manusia

MB

Methylene blue

Mt

Mimosa tenuiflora

MTT

3-(4,5-Dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolium bromida

NaBH₄

Natrium borohidrid

PBS

Larutan penyangga fosfat

PDI

Indeks polidispersi

PMT

Tabung pemultiplikator foton

ROI

Daerah minat

SD

Deviasi standar

SPR

Resonansi plasmon permukaan

TEM

Mikroskopi transmisi elektron

UV-Vis

Spektroskopi ultraviolet-visibel

XPS

Spektroskopi fotoelektron sinar X

XRD

Difraksi sinar X