Published September 21, 2018 | Version v1
Publication Open

Biogenic fabrication and characterization of silver nanoparticles using aqueous-ethanolic extract of lichen (Usnea longissima) and their antimicrobial activity

Creators

  • 1. Aligarh Muslim University
  • 2. University of Gondar

Description

Biogenic fabrication of silver nanoparticles from naturally occurring biomaterials provides an alternative, eco-friendly and cost-effective means of obtaining nanoparticles. It is a favourite pursuit of all scientists and has gained popularity because it prevents the environment from pollution. Our main objective to take up this project is to fabricate silver nanoparticles from lichen, Usnea longissima and explore their properties. In the present study, we report a benign method of biosynthesis of silver nanoparticles from aqueous-ethanolic extract of Usnea longissima and their characterization by ultraviolet-visible (UV-vis), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM) analyses. Silver nanoparticles thus obtained were tested for antimicrobial activity against gram positive bacteria and gram negative bacteria.Formation of silver nanoparticles was confirmed by the appearance of an absorption band at 400 nm in the UV-vis spectrum of the colloidal solution containing both the nanoparticles and U. longissima extract. Poly(ethylene glycol) coated silver nanoparticles showed additional absorption peaks at 424 and 450 nm. FTIR spectrum showed the involvement of amines, usnic acids, phenols, aldehydes and ketones in the reduction of silver ions to silver nanoparticles. Morphological studies showed three types of nanoparticles with an abundance of spherical shaped silver nanoparticles of 9.40-11.23 nm. Their average hydrodynamic diameter is 437.1 nm. Results of in vitro antibacterial activity of silver nanoparticles against Staphylococcus aureus, Streptococcus mutans, Streptococcus pyrogenes, Streptococcus viridans, Corynebacterium xerosis, Corynebacterium diphtheriae (gram positive bacteria) and Escherichia coli, Klebsiella pneuomoniae and Pseudomonas aeruginosa (gram negative bacteria) showed that it was effective against tested bacterial strains. However, S. mutans, C. diphtheriae and P. aeruginosa were resistant to silver nanoparticles.Lichens are rarely exploited for the fabrication of silver nanoparticles. In the present work the lichen acts as reducing as well as capping agent. They can therefore, be used to synthesize metal nanoparticles and their size may be controlled by monitoring the concentration of extract and metal ions. Since they are antibacterial they may be used for the treatment of bacterial infections in man and animal. They can also be used in purification of water, in soaps and medicine. Their sustained release may be achieved by coating them with a suitable polymer. Silver nanoparticles fabricated from edible U. longissima are free from toxic chemicals and therefore they can be safely used in medicine and medical devices. These silver nanoparticles were stable for weeks therefore they can be stored for longer duration of time without decomposition.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يوفر التصنيع الحيوي للجسيمات النانوية الفضية من المواد الحيوية التي تحدث بشكل طبيعي وسيلة بديلة وصديقة للبيئة وفعالة من حيث التكلفة للحصول على الجسيمات النانوية. إنه السعي المفضل لجميع العلماء واكتسب شعبية لأنه يمنع البيئة من التلوث. هدفنا الرئيسي من هذا المشروع هو تصنيع الجسيمات النانوية الفضية من الأشنة، يوسنيا لونجيسيما واستكشاف خصائصها. في هذه الدراسة، نبلغ عن طريقة حميدة للتركيب الحيوي للجسيمات النانوية الفضية من مستخلص الإيثانول المائي من Usnea longissima وتوصيفها بواسطة التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية المرئية (UV - vis)، والتحليل الطيفي لتحويل فورييه بالأشعة تحت الحمراء (FTIR)، والمجهر الإلكتروني للإرسال (TEM) والمجهر الإلكتروني للمسح الضوئي (SEM). تم اختبار الجسيمات النانوية الفضية التي تم الحصول عليها على هذا النحو للنشاط المضاد للميكروبات ضد البكتيريا الموجبة للجرام والبكتيريا السالبة للجرام. تم تأكيد تكوين الجسيمات النانوية الفضية من خلال ظهور شريط امتصاص عند 400 نانومتر في الطيف فوق البنفسجي للمحلول الغرواني الذي يحتوي على كل من الجسيمات النانوية ومستخلص U. Longissima. أظهرت الجسيمات النانوية الفضية المطلية بالبولي (جلايكول الإيثيلين) قمم امتصاص إضافية عند 424 و 450 نانومتر. أظهر طيف FTIR تورط الأمينات وأحماض usnic والفينولات والألدهيدات والكيتونات في اختزال أيونات الفضة إلى جسيمات نانوية فضية. أظهرت الدراسات المورفولوجية ثلاثة أنواع من الجسيمات النانوية مع وفرة من الجسيمات النانوية الفضية على شكل كروي من 9.40-11.23 نانومتر. يبلغ متوسط قطرها الهيدروديناميكي 437.1 نانومتر. أظهرت نتائج النشاط المضاد للبكتيريا في المختبر للجسيمات النانوية الفضية ضد المكورات العنقودية الذهبية، والعقدية الطافرة، والعقدية البيروجينية، والعقدية الفيريدية، وجفاف الوتدية، والوردية الخناق (البكتيريا إيجابية الغرام) والإشريكية القولونية، والكليبسيلا البنيومونيا والزائفة الزنجارية (البكتيريا سلبية الغرام) أنها كانت فعالة ضد السلالات البكتيرية المختبرة. ومع ذلك، كانت S. mutans و C. diphtheriae و P. aeruginosa مقاومة للجسيمات النانوية الفضية. ونادراً ما يتم استغلال الليشنيات لتصنيع الجسيمات النانوية الفضية. في العمل الحالي، يعمل الحزاز كعامل اختزال وكذلك كعامل تغطية. وبالتالي، يمكن استخدامها لتوليف الجسيمات النانوية المعدنية ويمكن التحكم في حجمها من خلال مراقبة تركيز المستخلصات والأيونات المعدنية. نظرًا لأنها مضادة للبكتيريا، يمكن استخدامها لعلاج الالتهابات البكتيرية لدى الإنسان والحيوان. كما يمكن استخدامها في تنقية المياه والصابون والأدوية. يمكن تحقيق إطلاقها المستمر عن طريق طلاءها ببوليمر مناسب. الجسيمات النانوية الفضية المصنوعة من يو لونجيسيما الصالحة للأكل خالية من المواد الكيميائية السامة، وبالتالي يمكن استخدامها بأمان في الطب والأجهزة الطبية. كانت هذه الجسيمات النانوية الفضية مستقرة لأسابيع وبالتالي يمكن تخزينها لفترة أطول من الوقت دون تحلل.

Translated Description (French)

La fabrication biogénique de nanoparticules d'argent à partir de biomatériaux naturels constitue un moyen alternatif, écologique et rentable d'obtenir des nanoparticules. C'est une activité favorite de tous les scientifiques et elle a gagné en popularité car elle empêche l'environnement de polluer. Notre objectif principal pour ce projet est de fabriquer des nanoparticules d'argent à partir de lichen, Usnea longissima et d'explorer leurs propriétés. Dans la présente étude, nous rapportons une méthode bénigne de biosynthèse de nanoparticules d'argent à partir d'extrait hydro-éthanolique d'Usnea longissima et leur caractérisation par spectroscopie ultraviolet-visible (UV-vis), infrarouge à transformée de Fourier (IRTF), microscopie électronique à transmission (met) et microscopie électronique à balayage (MEB). Les nanoparticules d'argent ainsi obtenues ont été testées pour leur activité antimicrobienne contre les bactéries gram positives et gram négatives. La formation de nanoparticules d'argent a été confirmée par l'apparition d'une bande d'absorption à 400 nm dans le spectre UV-vis de la solution colloïdale contenant à la fois les nanoparticules et l'extrait d'U. longissima. Les nanoparticules d'argent revêtues de poly(éthylène glycol) ont montré des pics d'absorption supplémentaires à 424 et 450 nm. Le spectre IRTF a montré l'implication des amines, des acides usniques, des phénols, des aldéhydes et des cétones dans la réduction des ions argent en nanoparticules d'argent. Des études morphologiques ont montré trois types de nanoparticules avec une abondance de nanoparticules d'argent de forme sphérique de 9,40-11,23 nm. Leur diamètre hydrodynamique moyen est de 437,1 nm. Les résultats de l'activité antibactérienne in vitro des nanoparticules d'argent contre Staphylococcus aureus, Streptococcus mutans, Streptococcus pyrogenes, Streptococcus viridans, Corynebacterium xerosis, Corynebacterium diphtheriae (bactéries à Gram positif) et Escherichia coli, Klebsiella pneuomoniae et Pseudomonas aeruginosa (bactéries à Gram négatif) ont montré qu'elle était efficace contre les souches bactériennes testées. Cependant, S. mutans, C. diphtheriae et P. aeruginosa étaient résistants aux nanoparticules d'argent. Les lichens sont rarement exploités pour la fabrication de nanoparticules d'argent. Dans le présent travail, le lichen agit comme agent réducteur ainsi que comme agent de coiffage. Ils peuvent donc être utilisés pour synthétiser des nanoparticules métalliques et leur taille peut être contrôlée en surveillant la concentration de l'extrait et des ions métalliques. Comme ils sont antibactériens, ils peuvent être utilisés pour le traitement des infections bactériennes chez l'homme et l'animal. Ils peuvent également être utilisés dans la purification de l'eau, dans les savons et les médicaments. Leur libération prolongée peut être obtenue en les enduisant d'un polymère approprié. Les nanoparticules d'argent fabriquées à partir d'U. longissima comestibles sont exemptes de produits chimiques toxiques et peuvent donc être utilisées en toute sécurité en médecine et dans les dispositifs médicaux. Ces nanoparticules d'argent étaient stables pendant des semaines, elles peuvent donc être conservées plus longtemps sans décomposition.

Translated Description (Spanish)

La fabricación biogénica de nanopartículas de plata a partir de biomateriales naturales proporciona un medio alternativo, ecológico y rentable para obtener nanopartículas. Es una de las actividades favoritas de todos los científicos y ha ganado popularidad porque evita que el medio ambiente se contamine. Nuestro principal objetivo para retomar este proyecto es fabricar nanopartículas de plata a partir de liquen, Usnea longissima y explorar sus propiedades. En el presente estudio, informamos un método benigno de biosíntesis de nanopartículas de plata a partir de extracto acuoso-etanólico de Usnea longissima y su caracterización mediante análisis ultravioleta-visible (UV-vis), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Las nanopartículas de plata así obtenidas se probaron para determinar la actividad antimicrobiana contra bacterias gram positivas y bacterias gram negativas. La formación de nanopartículas de plata se confirmó por la aparición de una banda de absorción a 400 nm en el espectro UV-vis de la solución coloidal que contiene tanto las nanopartículas como el extracto de U. longissima. Las nanopartículas de plata recubiertas con poli(etilenglicol) mostraron picos de absorción adicionales a 424 y 450 nm. El espectro FTIR mostró la participación de aminas, ácidos usnicos, fenoles, aldehídos y cetonas en la reducción de iones de plata a nanopartículas de plata. Los estudios morfológicos mostraron tres tipos de nanopartículas con una abundancia de nanopartículas de plata de forma esférica de 9,40-11,23 nm. Su diámetro hidrodinámico medio es de 437,1 nm. Los resultados de la actividad antibacteriana in vitro de las nanopartículas de plata contra Staphylococcus aureus, Streptococcus mutans, Streptococcus pyrogenes, Streptococcus viridans, Corynebacterium xerosis, Corynebacterium diphtheriae (bacterias gram positivas) y Escherichia coli, Klebsiella pneuomoniae y Pseudomonas aeruginosa (bacterias gram negativas) mostraron que era eficaz contra las cepas bacterianas probadas. Sin embargo, S. mutans, C. diphtheriae y P. aeruginosa fueron resistentes a las nanopartículas de plata. Los líquenes rara vez se explotan para la fabricación de nanopartículas de plata. En el presente trabajo, el liquen actúa como agente reductor y protector. Por lo tanto, se pueden utilizar para sintetizar nanopartículas metálicas y su tamaño se puede controlar mediante el control de la concentración de extracto e iones metálicos. Dado que son antibacterianos, pueden usarse para el tratamiento de infecciones bacterianas en humanos y animales. También se pueden utilizar en la purificación del agua, en jabones y medicamentos. Su liberación sostenida se puede lograr recubriéndolos con un polímero adecuado. Las nanopartículas de plata fabricadas a partir de U. longissima comestible están libres de productos químicos tóxicos y, por lo tanto, se pueden utilizar de forma segura en medicamentos y dispositivos médicos. Estas nanopartículas de plata fueron estables durante semanas, por lo tanto, se pueden almacenar durante más tiempo sin descomposición.

Files

s40824-018-0135-9.pdf

Files (1.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:81a8f35a8e2422c7050041592d8835d1
1.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التصنيع الحيوي وتوصيف الجسيمات النانوية الفضية باستخدام مستخلص إيثانولي مائي من الأشنة (Usnea longissima) ونشاطها المضاد للميكروبات
Translated title (French)
Fabrication biogénique et caractérisation de nanoparticules d'argent à l'aide d'extrait hydro-éthanolique de lichen (Usnea longissima) et de leur activité antimicrobienne
Translated title (Spanish)
Fabricación y caracterización biogénica de nanopartículas de plata utilizando extracto acuoso-etanólico de liquen (Usnea longissima) y su actividad antimicrobiana

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2890718015
DOI
10.1186/s40824-018-0135-9

Is supplement to
https://openalex.org/W4385364434 (Other)
https://openalex.org/W4242083070 (Other)
https://openalex.org/W3119079491 (Other)
https://openalex.org/W3082519248 (Other)
https://openalex.org/W3008747504 (Other)
https://openalex.org/W2903001182 (Other)
https://openalex.org/W2560851379 (Other)
https://openalex.org/W2515909106 (Other)
https://openalex.org/W2338812750 (Other)
https://openalex.org/W2082414909 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ethiopia

References

  • https://openalex.org/W1778197554
  • https://openalex.org/W1873806619
  • https://openalex.org/W1967425227
  • https://openalex.org/W1976182925
  • https://openalex.org/W1979020653
  • https://openalex.org/W1979155917
  • https://openalex.org/W1989613406
  • https://openalex.org/W1989694996
  • https://openalex.org/W1991279152
  • https://openalex.org/W1998012790
  • https://openalex.org/W2000288310
  • https://openalex.org/W2017378233
  • https://openalex.org/W2030536167
  • https://openalex.org/W2056259431
  • https://openalex.org/W2057747283
  • https://openalex.org/W2078689909
  • https://openalex.org/W2085824935
  • https://openalex.org/W2087801305
  • https://openalex.org/W2126661658
  • https://openalex.org/W2133045820
  • https://openalex.org/W2134531472
  • https://openalex.org/W2135974979
  • https://openalex.org/W2169627360
  • https://openalex.org/W2275376154
  • https://openalex.org/W2281816937
  • https://openalex.org/W2281926966
  • https://openalex.org/W2329939198
  • https://openalex.org/W2332106302
  • https://openalex.org/W2394887056
  • https://openalex.org/W2479669491
  • https://openalex.org/W2515771603
  • https://openalex.org/W2517254241
  • https://openalex.org/W2519430010
  • https://openalex.org/W2547312357
  • https://openalex.org/W2550265948
  • https://openalex.org/W2551053476
  • https://openalex.org/W2564972647
  • https://openalex.org/W2588875543
  • https://openalex.org/W2805367443
  • https://openalex.org/W2807092944
  • https://openalex.org/W2885929819