Аналіз способів отримання наночастинок міді в культурі мікроводоростей, їх характеристика та біологічні властивості

Abstract

У роботі було розглянуто методи культивування мікроводоростей та способи отримання наночастинок міді, за допомогою водного екстракту з мікроводоростей, який містить біоактивні сполуки з відновними властивостями. Було досліджено методи характеристики наночастинок міді отриманих з використанням культури мікроводоростей, для їх первинної ідентифікації, вивчення морфології, підтвердження кристалічної структури та оцінки їх чистоти. Серед цих методів: УФ-видима спектроскопія, скануюча та трансмісійна електронна мікроскопія, метод динамічного розсіювання світла, рентгенівський дифракційний аналіз, енергодисперсійна рентгенівська спектроскопія та Фур'є- інфрачервона спектроскопія. В результаті дослідження фізико-хімічних властивостей наночастинок міді отриманих з культури мікроводоростей було ідентифіковано функціональні групи (гідроксильні, амінні, карбоксильні, нітрильні та вуглеводневі групи), що характерні для біоактивних молекул виділених з екстракту мікроводоростей, які беруть участь у відновленні, формуванні морфології, розмірів та стабільності наночастинок міді. Було охарактеризовано широкоспектрову активність наночастинок міді, зокрема виражену антибактеріальну та часткову протигрибкову дію, високу ефективність у знезараженні зразків води, низьку токсичність для досліджуваних риб і клітин ссавців, а також значну фотокаталітичну активність (деградація барвників).

This study explores the cultivation methods of microalgae and the synthesis of copper nanoparticles using aqueous extracts derived from microalgae, which contain bioactive compounds with reducing properties. Characterization techniques for copper nanoparticles biosynthesized via microalgal cultures were examined for their preliminary identification, morphological analysis, confirmation of crystalline structure, and purity assessment. These techniques include UV-Visible spectroscopy, scanning and transmission electron microscopy, dynamic light scattering, X-ray diffraction analysis, energy-dispersive X-ray spectroscopy, and Fourier-transform infrared spectroscopy. As a result of the physicochemical analysis of copper nanoparticles obtained from microalgal cultures, functional groups were identified — such as hydroxyl, amine, carboxyl, nitrile, and hydrocarbon groups — characteristic of the bioactive molecules present in the microalgal extract. These groups are involved in the reduction process, morphological formation, size regulation, and stabilization of the copper nanoparticles. The broad-spectrum activity of the copper nanoparticles was characterized, including pronounced antibacterial and partial antifungal effects, high efficiency in water sample disinfection, low toxicity towards tested fish species and mammalian cells, and significant photocatalytic activity (dye degradation).