4-氰吡啶與氟取代苯甲酸共晶中分子間相互作用的評估：來自實驗和理論方法的見解
《Journal of Molecular Structure》：Evaluation of intermolecular interactions in Co-crystals of 4-Cyanopyridine with Fluorine-Substituted Benzoic acid: Insights from Experimental and Theoretical Methods
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時間：2026年03月03日
來源：Journal of Molecular Structure 4.7
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綠色合成法制備了TiO2-ZnO納米復合材料，并評估其抗菌和抗癌活性。通過XRD、FE-SEM、EDX和FT-IR表征，證實復合材料具有球形形貌和良好生物活性。抗菌實驗顯示對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和肺炎克雷伯菌有效，抗癌IC50值為37.07 μg/ml，藥物釋放效率達100%在24小時內。分子對接分析顯示其與耐藥菌及肺癌相關蛋白結合能顯著，HOMO-LUMO間隙小，化學活性強。
Silambarasan Tamil Selvan|Arularasu. 音樂視頻|Vimal. S|Dhandapani. R|Selvakumar. C|Lavanya. R
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摘要
環保型納米顆粒的制備最近受到了研究人員的關注。本研究介紹了一種利用Parkia timoriana制備雙金屬氧化物的可持續方法。首次使用Parkia timoriana通過超聲輔助的綠色合成方法制備了雙金屬氧化物（TiO2-ZnO）納米復合材料，并評估了其抗菌和抗癌活性，旨在用于環境修復。通過X射線衍射（XRD）、場發射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）結合能量分散X射線光譜（EDX）和傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）對TiO2-ZnO納米復合材料進行了全面表征。XRD分析顯示，ZnO、TiO2和TiO2-ZnO納米復合材料的平均晶粒尺寸分別為41 nm、52 nm和38 nm。FE-SEM觀察結果表明，這些納米復合材料具有近乎球形的外觀。通過體外分析證實了TiO2-ZnO納米復合材料的潛在生物活性，包括抗癌、抗菌和藥物釋放效率，并通過分子對接分析進一步進行了驗證。抗菌活性針對多重耐藥性病原菌株Escherichia coli、Staphylococcus aureus和Klebsiella pneumonia進行了測試。抗癌活性在A549肺癌細胞系中的IC50值為37.07 μg/ml。使用水凝膠藥物釋放方法分析TiO2-ZnO納米復合材料的藥物釋放效率，發現24小時培養后約有100%的藥物被釋放。通過計算機模擬（in silico）分析了其與多重耐藥性細菌株及肺癌蛋白（如TEM52 Beta-Lactamase、MarR、O-acetyl-L-serine sulfhydrylase A holoenzyme和EGFR kinase）的結合能，結果分別為-198.8、-197.54、-192.07、-161.17 kcal/mol。TiO2-ZnO納米復合材料在RB3LYP/6-31g（d）材料中表現出最低的HOMO-LUMO間隙（3.3262 eV）、最大的偶極矩（4.9880 Debye）和最低的化學硬度（0.12224 eV），表明其具有優異的化學反應性和生物活性。上述發現凸顯了TiO2-ZnO納米復合材料在生物醫學應用中的潛力。
引言
納米技術是研究和應用具有獨特光學特性和量子效應的納米材料的技術，這使得它們適用于生物醫學領域[1,2]。如今，健康和食品行業對納米技術的關注日益增加。研究表明，癌癥是全球主要的健康問題，也是第二大死亡原因[3]。抗生素的過度使用會干擾細菌的DNA合成過程，但其副作用可能包括過敏、胃腸道、血液系統和其他疾病。使用生物相容性納米材料可以預防這些副作用。由于納米材料對健康人體細胞的低毒性、易獲取性以及顯著的抗菌效果，它們在醫學中的應用越來越廣泛[4,5]。有機抗菌劑具有揮發性，且某些材料會產生有毒的分解產物。相比之下，無機抗菌材料具有更好的穩定性和環保性，因此研究人員對開發基于無機材料的抗菌材料非常感興趣。
值得注意的是，金屬氧化物及其復合材料能夠產生活性氧物種并具有電子捐贈特性，這種驚人的潛力和獨特的性質引起了眾多研究人員的興趣[6]。眾所周知，不同化合物的組合可以形成具有優異介電特性的新型復合材料，近年來在技術領域引起了極大關注[7]。許多研究人員最近揭示了不同金屬氧化物復合材料的雙重功能[8],[9],[10],[11]。通過將不同類型的聚合物與氧化物結合，也可以制備出具有增強和吸引人電子特性的新型復合材料[12]。金屬氧化物納米復合材料可以通過其表面的正電荷殘基與微生物膜上的負電荷結合直接攻擊微生物[13]。由于具有大量反應性原子、較大的表面積和大量的空位，金屬氧化物在染料降解、電化學傳感器和生物應用中非常受歡迎[14]。ZnO和TiO2納米顆粒作為無機抗菌劑受到了廣泛關注，因為它們無毒、帶隙寬（ZnO為3.2 eV，TiO2為3.0 eV）、化學穩定性高、成本低且表面積大[15,16]。然而，還存在具有優異電子特性的其他類別的氧化物[17,18]。
綠色合成方法是一種安全環保的技術，因此最近受到了研究人員的關注。該方法有助于制備生物相容性更強、更穩定的納米顆粒，適合大規模生產，并避免了不必要的化學物質的使用。Samar等人[19]報告稱，從Chenopodium album葉子中提取的ZnO納米晶體對Staphylococcus aureus和Escherichia coli具有毒性。G. Kamarajan等人[20]使用Acalypha indica葉子提取物通過溶膠-凝膠法制備了ZnO納米顆粒，并將其用作光催化劑，對Bacillus subtilis、Staphylococcus aureus、Pseudomonas aeruginosa和Escherichia coli具有抗菌活性。Ravi Saini等人[21]利用Tinospora cordifolia的提取物制備了TiO2納米顆粒，顯示出對Escherichia coli的抑制作用。
不幸的是，無機抗菌劑的活性完全取決于其在激活過程中的離子釋放能力。文獻表明，異質結材料通過改善界面處的電子分離和遷移表現出良好的光催化和生物活性。因此，TiO2和ZnO的組合材料具有更高的穩定性、化學活性和降低ZnO表面捕獲中心的潛力，從而提高了抗菌和光催化活性[14]。此外，顆粒大小和形態對抗菌活性有很大影響。納米復合材料的尺寸越小，表面積與體積比越大，就越容易穿透細胞膜并殺死細菌。許多關于TiO2-ZnO復合材料在光催化和抗菌研究中的潛在效果和應用的報告已經發表[22],[23],[24],[25],[26],[27]，但TiO2-ZnO復合材料在抑制細菌生長方面的效果仍有限，這需要進一步的計算機模擬分析支持。從公共衛生的角度來看，本研究旨在通過 disc擴散和體外方法綠色合成TiO2-ZnO納米復合材料，并研究其抗菌和抗癌活性。
部分摘要
植物提取物的制備
Parkia timoriana的樹皮采自印度泰米爾納德邦的Thandallam村。為了去除灰塵，樹皮用水多次清洗后放在陰涼處晾干一周，然后在50°C下烘烤12小時，最后研磨成細粉。將5克樹皮粉加入100毫升去離子水中，在50°C下攪拌2小時。最后，用濾紙過濾制備的水溶液并儲存在4°C下。
TiO2/ZnO納米復合材料的生物合成
使用純度為99.8%的醋酸鋅（Zn(OAc)2和純度為99.7%的商用TiO2
XRD分析
使用XRD分析了ZnO、TiO2和ZnO/TiO2復合材料的相結構，結果如圖1所示。ZnO的衍射峰出現在2θ值為31.23°、34.82°、36.48°、47.41°、56.67°、62.24°、66.52°、67.75°、69.46°、72.58°和76.19°，分別對應于（100）、（002）、（101）、（102）、（110）、（103）、（200）、（112）、（201）、（004）和（202）晶面，證實了ZnO的六方晶相（JCPDS卡片編號36-1451）。TiO2的衍射峰出現在
結論
總之，通過超聲輔助的綠色合成方法制備的TiO2-ZnO納米復合材料顯示出良好的抗菌和抗癌活性。通過XRD、FE-SEM、EDX和FT-IR分析了TiO2-ZnO納米復合材料的結構、形態和功能特性。FE-SEM結果證明了超聲方法在制備球形異質結構納米復合材料方面的有效性。
致謝
作者感謝Chennai的Saveetha大學Saveetha醫學和技術科學學院及醫院對這項工作的支持。
作者貢獻聲明
ST, AMV：原始草稿的撰寫、概念構思、設計、撰寫、審稿、編輯、監督、項目管理；VS, SC：可視化、資金獲取；DR：驗證、形式分析
作者貢獻聲明
Silambarasan Tamil Selvan：撰寫——原始草稿、可視化、驗證、監督、方法學設計、研究、概念構思。Arularasu. MV：。Vimal. S：Dhandapani. R：Selvakumar. C：Lavanya. R：
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的可能會影響本文所述工作的財務利益或個人關系。
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