Eco – Friendly Synthesis of Ag / Tio 2 Nanoparticles Using Beta Vulgaris Leaf Extract and Their Biomedical Applications

तकनीकी सारांश: Beta vulgaris पत्ती के अर्क का उपयोग करके Ag/TiO₂ नैनोकणों का पर्यावरण के अनुकूल संश्लेषण और उनके जैव चिकित्सा अनुप्रयोग

समस्या विवरण
यह अध्ययन दो महत्वपूर्ण चुनौतियों को संबोधित करता है: फार्मास्युटिकल प्रदूषकों, विशेष रूप से डिक्लोफेनाक सोडियम (DCF), की पर्यावरणीय निरंतरता और उन्नत नैनोमटेरियल्स के संश्लेषण के लिए टिकाऊ, गैर-विषाक्त विधियों की आवश्यकता। DCF एक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली गैर-स्टेरॉयड सूजनरोधी दवा (NSAID) है जो पारंपरिक अपशिष्ट जल उपचार का विरोध करती है, जिससे जलीय पारिस्थितिक तंत्र में इसका संचय होता है और पारिस्थितिक नुकसान होता है, जिसमें जलीय जीवन में अंतःस्रावी व्यवधान और गिद्धों की आबादी में गिरावट शामिल है। जबकि फेंटन प्रक्रिया जैसे उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं (AOPs) क्षरण समाधान प्रदान करती हैं, वे अक्सर हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसे अस्थिर अभिकर्मकों पर निर्भर करती हैं। इसके साथ ही, धातु ऑक्साइड नैनोकम्पोजिट का संश्लेषण आमतौर पर खतरनाक रसायनों का उपयोग करता है। यह शोध एक "हरित" विकल्प प्रस्तावित करता है: Ag/TiO₂ नैनोकणों को संश्लेषित करने के लिए Beta vulgaris (चुकंदर) की पत्ती के अर्क का उपयोग करना, ताकि दवा के क्षरण के लिए एक पर्यावरण के अनुकूल फोटोकैटलिस्ट और जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए एक बहुक्रियात्मक एजेंट बनाया जा सके।

कार्यप्रणाली
शोधकर्ताओं ने एक हरित संश्लेषण प्रोटोकॉल का उपयोग किया जहाँ ताजी Beta vulgaris की पत्तियों को धोया गया, छाया में सुखाया गया, पाउडर में पीसा गया, और Ag/TiO₂ नैनोकणों को संश्लेषित करने के लिए अपचायक (reducing) और कैपिंग एजेंट के रूप में उपयोग किया गया। परिणामी नैनोहाइब्रिड्स का व्यापक रूप से लक्षण वर्णन किया गया:

• रूपात्मक और संरचनात्मक विश्लेषण: स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) के साथ एनर्जी-डिस्पर्सिव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) और तत्व मानचित्रण (elemental mapping), ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (TEM), और एक्स-रे विवर्तन (XRD)।
• भौतिक और वर्णक्रमीय लक्षण वर्णन: कण आकार वितरण के लिए डायनेमिक लाइट स्कैटरिंग (DLS), कार्यात्मक समूहों के लिए फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड (FT-IR) स्पेक्ट्रोस्कोपी, और ऑप्टिकल गुणों के लिए UV-Vis स्पेक्ट्रोस्कोपी।
• फोटोकैटलिटिक क्षरण: संश्लेषित Ag/TiO₂ नैनोकम्पोजिट का उपयोग करके डिक्लोफेनाक सोडियम के क्षरण का मूल्यांकन UV-Vis प्रकाश विकिरण के तहत किया गया। अभिक्रिया दरों को निर्धारित करने के लिए काइनेटिक अध्ययन किए गए, और pH (2.5 से 10.5) के प्रभाव का मूल्यांकन किया गया।
• जैव चिकित्सा परख (Biomedical Assays):
  • साइटोटॉक्सिसिटी और कैंसर रोधी गतिविधि: सामान्य वेरो (Vero) कोशिकाओं और मानव स्तन कैंसर (MCF-7) सेल लाइनों पर MTT परख के माध्यम से मूल्यांकन किया गया।
  • एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि: DPPH रेडिकल स्कैवेंजिंग परख का उपयोग करके मापा गया।
  • रोगाणुरोधी गतिविधि: चार जीवाणु उपभेदों (Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa) और दो कवक उपभेदों (Candida albicans, Trichoderma viride) के विरुद्ध डिस्क डिफ्यूजन विधि का उपयोग करके परीक्षण किया गया।

प्रमुख परिणाम

• संश्लेषण और लक्षण वर्णन: हरित संश्लेषण ने सफलतापूर्वक Ag/TiO₂ नैनोहाइब्रिड्स का उत्पादन किया। SEM और TEM विश्लेषण ने गोलाकार, छड़ के आकार के और फूलगोभी जैसे संरचनाओं के मिश्रित आकारिकी (morphology) को प्रकट किया, जिनका कण आकार 8 से 60 nm (कुछ एकत्रीकरण के साथ >100 nm तक) के बीच था। XRD ने लगभग 36 nm के औसत क्रिस्टलीय आकार के साथ एक फेस-सेंटर्ड क्यूबिक संरचना की पुष्टि की। तत्व मानचित्रण ने पत्ती के अर्क से प्राप्त Ag, Ti, और O के साथ-साथ फाइटोकेमिकल तत्वों (K, Cl, S, P, Si) के सजातीय वितरण की पुष्टि की।
• फोटोकैटलिटिक क्षरण: Ag/TiO₂ नैनोकम्पोजिट ने डिक्लोफेनाक सोडियम को क्षय करने में उच्च दक्षता प्रदर्शित की। UV-Vis विकिरण के तहत, 40 मिनट के भीतर लगभग 90% से 98% क्षरण प्राप्त किया गया। यह प्रक्रिया स्यूडो-फर्स्ट-ऑर्डर काइनेटिक्स का पालन करती है। यह प्रक्रिया अम्लीय स्थितियों (pH 2.5) में सबसे प्रभावी थी, जहाँ उत्प्रेरक की धनात्मक रूप से आवेशित सतह और तटस्थ दवा अणुओं के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण ने अधिशोषण और रेडिकल उत्पादन को सुगम बनाया।
• जैव चिकित्सा अनुप्रयोग:
  • कैंसर रोधी गतिविधि: नैनोकणों ने सांद्रता-निर्भर साइटोटॉक्सिसिटी प्रदर्शित की। MCF-7 स्तन कैंसर कोशिकाओं के विरुद्ध, 1000 µg/mL पर व्यवहार्यता गिरकर 24.78% हो गई, जिसमें IC₅₀ मान लगभग 31.2 µg/mL था। सामान्य वेरो कोशिकाओं ने उच्च व्यवहार्यता (1000 µg/mL पर 54.06%) दिखाई, जो कैंसर कोशिकाओं के प्रति चयनात्मक विषाक्तता का सुझाव देती है।
  • एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि: नैनोकणों ने महत्वपूर्ण DPPH रेडिकल स्कैवेंजिंग गतिविधि दिखाई, जो 1000 µg/mL पर 82.91% अवरोध तक पहुँच गई।
  • रोगाणुरोधी गतिविधि: नैनोकम्पोजिट्स ने मजबूत, सांद्रता-निर्भर जीवाणुरोधी गतिविधि प्रदर्शित की, विशेष रूप से Bacillus cereus (1000 mg/mL पर 18 mm अवरोध क्षेत्र) और Pseudomonas spp. (15 mm) के विरुद्ध। हालांकि, Candida albicans और Trichoderma viride के विरुद्ध एंटीफंगल गतिविधि तुलनात्मक रूप से कमजोर थी और सांद्रता के साथ बहुत कम परिवर्तन दिखा।

महत्व और दावे
लेख दावा करता है कि यह अध्ययन सफलतापूर्वक पौधे के अर्क का उपयोग करके Ag/TiO₂ नैनोकणों के संश्लेषण के लिए एक सरल, लागत प्रभावी और पर्यावरण के अनुकूल विधि को प्रदर्शित करता है, जो खतरनाक रासायनिक अभिकर्मकों की आवश्यकता को समाप्त करता है। संश्लेषित नैनोमटेरियल्स को निम्नलिखित में आशाजनक अनुप्रयोगों के साथ बहुक्रियात्मक एजेंटों के रूप में प्रस्तुत किया गया है:

1. पर्यावरणीय उपचार: जलीय वातावरण से डिक्लोफेनाक सोडियम जैसे निरंतर फार्मास्युटिकल प्रदूषकों के प्रभावी क्षरण के लिए।
2. जैव चिकित्सा अनुसंधान: स्तन कैंसर कोशिकाओं के विरुद्ध कैंसर रोधी एजेंट, एंटीऑक्सीडेंट और जीवाणुरोधी एजेंट के रूप में संभावित उपयोग के लिए।

लेखक निष्कर्ष निकालते हैं कि हालांकि नैनोकणों में महत्वपूर्ण क्षमता दिखाई देती है, लेकिन नैदानिक अनुप्रयोग से पहले उनकी चिकित्सीय प्रभावकारिता और सुरक्षा की पुष्टि करने के लिए आगे के इन विवो (in vivo) अध्ययन और यांत्रिक जांच की आवश्यकता है। यह कार्य हरित-संश्लेषित Ag/TiO₂ को भविष्य के ड्रग डिलीवरी सिस्टम, फार्मास्युटिकल फॉर्मूलेशन और पर्यावरणीय उपचार प्रौद्योगिकियों के लिए एक व्यवहार्य उम्मीदवार के रूप में स्थापित करता है।