《Sustainable Chemistry One World》：Role of ammonia and urea in comparing the functional properties of precipitated spinel Mn
3O
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绿合成莫桑迪叶提取物制备的ZnO纳米颗粒通过理化表征和抗菌测试，证实其高效抑制革兰氏阳性/阴性菌。分子对接分析揭示了植物活性成分与细菌关键蛋白的相互作用机制，为开发可持续抗菌剂提供新思路。
K Shakitha | V N Meena Devi
物理系，Noorul Islam高等教育中心，Kumaracoil，Thuckalay，Kanyakumari区，TamilNadu，印度- 629 180
摘要
绿色纳米技术为开发高效且环保的抗菌剂提供了有前景的途径。本研究报道了利用Moringa oleifera叶提取物进行氧化锌纳米颗粒（ZnO-NPs）的绿色合成，该提取物可作为天然的还原剂和稳定剂。通过标准物理化学方法对生物合成的ZnO-NPs进行了表征，以确认其尺寸、形态和化学组成。采用Kirby-Bauer圆盘扩散法评估了其对革兰氏阳性（金黄色葡萄球菌）和革兰氏阴性（大肠杆菌）菌株的抗菌效果。为进一步阐明抗菌作用的分子机制，进行了计算机模拟分子对接分析。这些分析特别使用了从Moringa oleifera叶提取物中鉴定出的两种植物化学物质：4H-Pyran-4-one、2,3-dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl和Tetraacetyl-D-xylonic nitrile，以靶向细菌的关键蛋白质。这种综合的绿色合成和计算方法突显了植物辅助的ZnO纳米颗粒作为有效、可持续抗菌疗法替代品的潜力。
引言
在快速发展的纳米技术领域，材料在纳米尺度上被操控和应用，通常范围在1到100纳米之间。这种尺度的材料具有独特的物理、化学和生物特性，如导电性增强、化学反应性增强或强度提高，这些特性使它们区别于宏观材料[1]。纳米颗粒是尺寸在纳米范围内的超细粒子，对纳米技术至关重要。由于其紧凑的尺寸和可调的特性，纳米颗粒在环境科学（例如水净化、污染物降解）、太阳能电池、电池、电子学（例如纳米传感器、晶体管）和医学（例如靶向药物输送、诊断）等领域得到了广泛应用[2]。
氧化锌纳米颗粒（ZnO-NPs）是一种多功能无机纳米材料，因其独特的物理和化学特性而受到广泛关注，这使它们成为研究最广泛的金属氧化物纳米颗粒之一[3]。它们表现出优异的光稳定性、良好的电机械耦合系数、广泛的光谱吸收能力和强的化学稳定性。ZnO-NPs在工业、环境和医学应用中得到广泛应用[4]。然而，传统的化学和物理方法制备纳米颗粒通常会使用有毒试剂并消耗大量能量。绿色合成已成为应对这些挑战的一种可行且可持续的方法。这种方法利用生物物质作为稳定剂和还原剂，尤其是植物提取物。Ying等人[5]
Moringa oleifera（Moringaceae）或鼓槌树是一种药用植物，含有多种生物活性化合物，如黄酮类、酚类、生物碱和单宁（Kashyap等人，2022年）。除了有助于生产ZnO-NPs外，这些植物化学物质还可能提供进一步的生物学益处，例如增强抗菌活性。Al-Darwesh等人[6]
多项研究报道了使用M. oleifera叶提取物进行ZnO纳米颗粒的绿色合成，并评估了它们的生物活性。Adam等人[10]展示了使用水溶性M. oleifera提取物成功合成ZnO-NPs，并主要关注了它们的光催化性能。Bhalla等人[7]报道了M. oleifera介导的ZnO-NPs具有增强的抗菌和抗氧化活性，强调了其在健康和保健应用中的潜力。最近，Sarwar等人[8]研究了生物合成ZnO-NPs对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的抗菌效果，并报告了强烈的抑制作用。虽然这些研究展示了使用M. oleifera提取物成功合成ZnO纳米颗粒并证实了它们的抗菌活性，但它们主要关注实验结果，对可能影响抗菌效果的分子相互作用提供了有限的见解。
在这项研究中，通过绿色合成方法使用M. oleifera叶提取物制备了ZnO-NPs，并采用传统的物理化学技术对其进行了分析，同时测试了它们对特定革兰氏阳性和革兰氏阴性菌株的抗菌效果。该评估旨在确定绿色合成的ZnO-NPs作为开发多种抗菌解决方案的潜力，以应对耐药病原体。
此外，为了阐明抗菌作用的分子基础，使用AutoDock4进行了计算机模拟分子对接研究。Bhalla等人[9]对M. oleifera叶水提取物进行GC-MS分析后鉴定出的植物化学物质4H-Pyran-4-one、2,3-dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl和Tetraacetyl-D-xylonic nitrile被选用于与关键细菌靶蛋白进行对接：金黄色葡萄球菌的Dihydrofolate还原酶蛋白和大肠杆菌的细胞分裂蛋白FtsZ。这种计算方法有助于预测ZnO-NPs的结合亲和力和潜在的抑制作用，从而揭示了它们在增强M. oleifera衍生物抗菌性能中的协同作用，为其作为有效和可持续抗菌剂的潜力提供了全面评估。
部分摘录
Moringa Oleifera叶提取物的制备
绿色合成过程的初始步骤是制备Moringa oleifera叶提取物。首先，用蒸馏水彻底清洗收获的叶子，以去除表面污染物（如灰尘或碎屑）。清洗后，将叶子样本置于32°C（室温）下干燥。接下来，将30克干燥并清洗过的M. oleifera叶子浸泡在300毫升沸蒸馏水中，温度为50°C，时间分别为1小时和45分钟。
粉末X射线衍射（XRD）分析
进行粉末X射线衍射（XRD）以评估ZnO-NPs的相组成和结晶度。使用PANalytical X’Pert Pro粉末衍射仪，在Cu Kα辐射（λ = 1.5406 ?）下，以40 kV和40 mA的条件下进行测量[13]。通过从10°到80°（2θ）扫描，步长为0.02°，每个数据点计数1秒，获得了适合相鉴定和晶粒尺寸估计的高分辨率衍射图谱。
XRD分析
XRD证实了绿色合成的ZnO-NPs的晶体性质（图2）。衍射图谱显示在2θ值为31.81°、34.44°、36.24°、47.52°、56.64°、62.82°、65.12°、66.32°、67.98°、69.14°、72.56°和77.14°处有峰值，这些峰值对应于六方纤锌矿ZnO的（100）、（002）、（101）、（102）、（110）、（112）、（201）、（004）和（202）晶面。这些峰值表明成功合成了纯ZnO-NPs，并与标准JCPDS卡片No. 36-1451[26]相符。
结论
本研究强调了Moringa oleifera衍生的ZnO – DDMP和Tetraacetyl-D-xylonic nitrile复合物作为强效抗菌剂的潜力。通过使用M. oleifera叶提取物制备的ZnO-NPs的成功表征及其对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌蛋白质的显著抑制效果，证实了这种绿色合成方法的有效性。
资金声明
作者声明没有从任何组织或机构获得支持这项研究的资金。
CRediT作者贡献声明
K Shakitha：撰写——原始草稿、软件、方法学、数据管理、概念化。V N Meena Devi：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、调查。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
作者衷心感谢Noorul Islam高等教育中心为进行这项研究提供了必要的实验室设施和支持。
利益冲突
作者声明他们与本手稿无关的任何利益冲突。
