Percorso sonorochimico verde alle nanoparticelle d'argento

Le nanoparticelle d'argento (AgNPs) sono nanomateriali frequentemente utilizzati per le loro proprietà antimicrobiche, proprietà ottiche ed elevata conducibilità elettrica. Il percorso sonorochimico con kappa carrageenan è un metodo di sintesi semplice, comodo ed ecologico per la preparazione di nano particelle di argento. κ-carrageenan è utilizzato come stabilizzatore naturale ed ecologico, mentre gli ultrasuoni di potenza agiscono come agente riducente verde.

Sintesi ultrasonica verde delle nanoparticelle d'argento

Elsupikhe et al. (2015) hanno sviluppato un percorso di sintesi verde a ultrasuoni per la preparazione di nanoparticelle d'argento (AgNPs). La geochimica è ben nota per promuovere molte reazioni chimiche umide. Sonication permette di sintetizzare AgNPs con κ-carrageenan come stabilizzatore naturale. La reazione funziona a temperatura ambiente e produce nanoparticelle d'argento con struttura cristallina fcc senza alcuna impurità. La distribuzione granulometrica degli AgNPs può essere influenzata dalla concentrazione di κ-carrageenan.

Sintesi ecochimica verde dei NPs d'argento. (Clicca per ingrandire!)

Schema di interazione tra i gruppi carichi di Ag-NPs che sono tappati con κ-carrageenan sotto sonicazione. [Elsupikhe et al. 2015]

Procedura

    Gli Ag-NPs sono stati sintetizzati riducendo AgNO3 usando l'ecografia in presenza di κ-carrageenan. Per ottenere diversi campioni, sono state preparate cinque sospensioni, aggiungendo 10 ml di 0,1 M AgNO3 a 40 ml di κ-carrageenan. Le soluzioni κ-carrageenan utilizzate erano rispettivamente 0,1, 0,15, 0,20, 0,25 e 0,3 % in peso.
    Le soluzioni sono state mescolate per 1 ora per ottenere AgNO3/κ-carrageenan.
    Successivamente, i campioni sono stati esposti ad un'intensa irradiazione ultrasonica: L'ampiezza del dispositivo a ultrasuoni UP400S (400W, 24kHz) è stato impostato al 50%. L'sonicazione è stata applicata per 90 minuti a temperatura ambiente. Il sonotrodo dei processori liquidi ad ultrasuoni UP400S è stato immerso direttamente nella soluzione di reazione.
    Dopo la sonicazione, le sospensioni sono state centrifugate per 15 minuti e lavate con acqua bidistillata quattro volte per rimuovere il residuo di ioni d'argento. Le nanoparticelle precipitate sono state essiccate a 40°C sotto vuoto durante la notte per ottenere l'Ag-NPs.

Equazione

  1. nH2O —Sonicazione–+H +H + OH
  2. OH + RH –> R + H2O
  3. AgNo3–idrolisi–> Ag+ + NO3–
  4. R + Ag+ —> Ag° + R’ + H+
  5. Ag+ + H –sgravi–> Ag
  6. Ag+ + H2O —> Ag° + OH + H+

Analisi e risultati

Per valutare i risultati, i campioni sono stati analizzati mediante analisi spettroscopica UV-visibile, diffrazione dei raggi X, analisi chimica FT-IR, immagini TEM e SEM.
Il numero di Ag-NPs è aumentato con l'aumento delle concentrazioni di κ-carrageenan. La formazione di Ag/κ-carrageenan è stata determinata mediante spettroscopia UV-visibile dove il massimo di assorbimento superficiale del plasmon è stato osservato a 402-420 nm. L'analisi di diffrazione dei raggi X (XRD) ha mostrato che gli Ag-NPs sono di una struttura cubica a facce centrata. Lo spettro dell'infrarosso con trasformata di Fourier (FT-IR) indicava la presenza di Ag-NPs in κ-carrageenan. L'immagine al microscopio elettronico a trasmissione (TEM) per la più alta concentrazione di κ-carrageenan ha mostrato la distribuzione di Ag-NPs con una dimensione media delle particelle vicino a 4.21nm. Le immagini della microscopia elettronica a scansione (SEM) illustrano la forma sferica degli Ag-NPs. L'analisi SEM mostra che con l'aumento della concentrazione di κ-carrageenan, si sono verificati cambiamenti nella superficie di Ag/κ-carrageenan, di modo che Ag-NPs di piccole dimensioni con forma sferica sono stati ottenuti.

Immagini TEM di Ag/κ-carrageenan sintetizzato sonograficamente. (Clicca per ingrandire!)

Immagini TEM e corrispondenti distribuzioni dimensionali per Ag/κ-carrageenan sintetizzato sonchimicamente a diverse concentrazioni di κ-carrageenan. 0,1%, 0,2% e 0,3%, rispettivamente (a, b, c).

Sintesi geochimica delle nanoparticelle d'argento (AgNPs) con l'ultrasuoni UP400S

Ag+/κ-carrageenan (a sinistra) e sonicato Ag/κ-carrageenan (a destra). L'sonicazione è stata eseguita con la UP400S per 90min. [Elsupikhe et al. 2015]

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UP400S omogeneizzatore ad ultrasuoni (Clicca per ingrandire!)

UP400S – il dispositivo ad ultrasuoni utilizzato per la sintesi ecochimica di nanoparticelle di Ag

Immagini al SEM di nanoparticelle d'argento sintetizzate ad ultrasuoni (Clicca per ingrandire!)

Immagini SEM per Ag/κ-carrageenan a diverse concentrazioni di κ-carrageenan. 0,1%, 0,2% e 0,3%, rispettivamente (a, b, c). [Elsupikhe et al. 2015]

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Kappa carrageenan (κ-carrageenan) ha una struttura lineare di polisaccaride solfato di D-galattosio e 3,6-anidro-D-galattosio.
κ- carragenina è ampiamente utilizzato nell'industria alimentare, ad esempio come gelificante e per la modifica della consistenza. Può essere trovato come additivo in gelato, panna, ricotta, frullati, condimenti per insalata, latte condensato zuccherato, latte di soia. & altri tipi di latte vegetale e salse per aumentare la viscosità del prodotto.
Inoltre, κ-carrageenan può essere trovato in prodotti non alimentari come addensante in shampoo e creme cosmetiche, in dentifricio (come stabilizzante per evitare la separazione dei costituenti), schiuma antincendio (come addensante per far diventare appiccicosa la schiuma), gel deodorante per aria, lucido per scarpe (per aumentare la viscosità), nella biotecnologia per immobilizzare cellule/enzimi, in prodotti farmaceutici (come eccipiente inattivo in pillole / compresse), in pet food ecc.