Um novo método para núcleo ZnO@NiO

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 5441 (2023) Citar este artigo

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Dada a sua natureza versátil e ampla gama de aplicações possíveis, as nanopartículas core-shell (NPs) têm recebido atenção considerável. Este artigo propõe um novo método para sintetizar nanopartículas core-shell de ZnO@NiO usando uma técnica híbrida. A caracterização demonstra a formação bem-sucedida de nanopartículas core-shell de ZnO@NiO, que têm um tamanho médio de cristal de 13,059 nm. Os resultados indicam que as NPs preparadas têm excelente atividade antibacteriana contra bactérias Gram-negativas e Gram-positivas. Esse comportamento é causado principalmente pelo acúmulo de NPs ZnO@NiO na superfície da bactéria, o que resulta em bactérias citotóxicas e um ZnO relativamente aumentado, resultando em morte celular. Além disso, o uso de um material core-shell ZnO@NiO impedirá que as bactérias se alimentem no meio de cultura, entre muitas outras razões. Finalmente, o PAL é um método facilmente escalável, econômico e ambientalmente amigável para a síntese de NPs, e os NPs core-shell preparados podem ser usados ​​em outras aplicações biológicas, como administração de medicamentos, tratamento de câncer e posterior funcionalização biomédica.

As nanopartículas são atualmente consideradas uma ferramenta poderosa e a área mais eficaz para estudos de pesquisa devido às suas propriedades únicas que dependem do seu tamanho. O prefixo "Nano" significa dez potências para menos nove potências, que é chamado de escala nanométrica1. Partículas com um diâmetro inferior a 100 nm são conhecidas como nanopartículas. As nanopartículas metálicas (NPs) têm benefícios significativos em vários campos, incluindo medicina, biossensoriamento, ciências biomédicas, cosméticos, alimentos e eletrônicos2,3.

Cientistas e pesquisadores têm grande interesse na hibridação de vários elementos em nanoescala por causa de suas características físico-químicas únicas, como elétrica, óptica, catalítica e térmica4. Essas propriedades únicas e novas resultam da combinação das características de vários materiais e do efeito da redução do tamanho das partículas de macro para nanoestrutura, o que leva a um aumento na relação superfície-volume, seguido por uma mudança completa nas propriedades físico-químicas5,6 ,7.

Nos últimos anos, foi desenvolvido um novo tipo de NPs híbridas denominadas "NPs core-shell", consistindo em dois ou mais tipos de nanomateriais únicos8. Os pesquisadores descobriram que a maioria das características físicas dos NPs depende de suas superfícies nanoestruturadas devido às características dos NPs que ajudam a aumentar o número de ligações pendentes que afetam suas propriedades físico-químicas. Essas qualidades podem ser aprimoradas ainda mais usando um material de revestimento para criar a casca externa dessa forma nanoestruturada por meio de passivação química como um processo subsequente de redução do núcleo. Este processo é conhecido como formação "core-shell". Além disso, a camada de casca pode melhorar as propriedades físico-químicas do material do núcleo, como sua atividade catalítica e propriedades não lineares9, levando a novas propriedades únicas que podem acelerar o desenvolvimento em vários campos de aplicação10,11.

O interesse da pesquisa em óxido de zinco (ZnO) vem aumentando, principalmente na nanotecnologia, para sintetizar o ZnO em nanoescala devido às suas propriedades e aplicações12,13,14,15. É crucial na criação de possíveis drogas antimicrobianas, bem como em campos científicos e tecnológicos como óptica não linear, dispositivos elétricos, catálise e aplicações medicinais por possuírem grande área superficial e alta cristalinidade16,17. As NPs de ZnO têm sido empregadas como agentes antibacterianos devido à sua eficácia contra cepas resistentes a patógenos, baixa toxicidade e resistência ao calor18,19,20. O desempenho do sistema fotocatalítico do semicondutor de óxido metálico é aprimorado pelo uso de metais de transição como Fe, Co, Ni e Mn. Como o níquel tem o mesmo estado de valência e raio iônico que outros metais de transição, ele pode ser adicionado a eles (como núcleo@casca) para aumentar sua atividade fotocatalítica e antibacteriana. Além disso, apresenta excelentes atividades fotocatalíticas e antibacterianas quando usado como núcleo com diferentes óxidos metálicos21,22,23,24. Neste trabalho, escolhemos o NiO para ser a casca do ZnO porque o NiO tem a mesma característica não encontrada em outros materiais; a mais importante é a passagem pela célula, que lhe dá a capacidade de reter o material do núcleo às células. Esta propriedade aumenta o efeito do material do núcleo e abre as portas para um grande número de aplicações, especialmente no campo biomédico e medicamentoso. Essa estrutura é proposta pela primeira vez neste trabalho.