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Aug 10, 2023

Biosynthèse de la nanomédecine Co3O4 en utilisant l'extrait aqueux de feuilles de Mollugo oppositifolia L. et ses activités antimicrobiennes et larvicides contre les moustiques

Rapports scientifiques volume 13,

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 9002 (2023) Citer cet article

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La nanotechnologie est un domaine relativement révolutionnaire qui génère des progrès au jour le jour. Cela a un impact significatif sur notre vie quotidienne. Par exemple, en parasitologie, en catalyse ou en cosmétique, les nanoparticules possèdent des propriétés distinctives qui les rendent possibles dans un large éventail de domaines. Nous avons utilisé la méthode de réduction chimique assistée par extrait de feuille aqueuse de Mollugo oppositifolia L. pour synthétiser des nanoparticules de Co3O4. Les Nps Co3O4 biosynthétisés ont été confirmés par spectroscopie UV-Vis, microscope électronique à balayage, diffraction des rayons X, EDX, infrarouge à transformée de Fourier et analyse HR-TEM. La taille des cristallites des études XRD a révélé environ 22,7 nm. La nanoparticule de Co3O4 biosynthétisée a ensuite été évaluée pour l'activité larvicide des moustiques contre les larves de moustiques du sud urbain Culex quinquefasciatus et les activités antimicrobiennes. La particule de Co3O4 synthétisée (2) a montré une activité larvicide significative envers les larves de moustiques Culex quinquefasciatus avec une valeur LD50 de 34,96 µg/mL par rapport à l'extrait aqueux de plante (1) et la perméthrine témoin avec une valeur LD50 de 82,41 et 72,44 µg/mL. Par rapport au traitement antibactérien standard, la ciprofloxacine, la nanoparticule de Co3O4 (2) produite démontre une action antibactérienne considérablement améliorée contre les agents pathogènes E. coli et B. cereus. La CMI des nanoparticules de Co3O4 2 contre C. albicans était inférieure à 1 μg/mL, ce qui était bien inférieur à la CMI du médicament témoin, le clotrimale, qui était de 2 µg par millilitre. Les nanoparticules de Co3O4 2, avec une CMI de 2 μg/mL, ont une activité antifongique bien supérieure à celle du clotrimale, dont la CMI est de 4 μg/mL, contre M. audouinii.

Les insecticides chimiques sont utilisés pour lutter contre les moustiques, mais ils sont nocifs pour les animaux non ciblés et provoquent des problèmes de santé humaine. Par conséquent, des systèmes de contrôle efficaces et économiquement respectueux doivent être ciblés afin de gérer efficacement ce défi. Afin de surveiller avec succès les moustiques grâce à plusieurs mécanismes, des biopesticides peuvent être créés. À l'échelle mondiale, les moustiques transmettent de terribles maladies et parasites, tels que la rougeole, la dengue, la filariose, etc. Les moustiques sont courants et tuent près de deux millions de personnes chaque année1. De nombreuses maladies des moustiques, comme les dommages du travail socio-économique et manuel dans les pays subtropicaux et tropicaux, consomment du pouvoir financier, mais les maladies à transmission vectorielle ne sont pas protégées dans le climat des écosystèmes terrestres2. Anopheles stephensi est le principal vecteur du paludisme en Inde. Le paludisme, alors qu'il comptait auparavant entre 1,1 et 2,7 millions de personnes, a été l'une des principales maladies infectieuses graves avec une prévalence estimée à 300-500 millions à travers les manifestations sanitaires. Près de 40 pour cent des personnes vivant dans la biosphère restent également dans des sites de paludisme tropical3. Pour 120 à 44 millions de citoyens dans le monde, l'agent de la filariose lymphatique de Culex quinquefasciatus, généralement distribué par les précipitations, est un phénomène récurrent4.

Le mécanisme spécifique sous-jacent à l'action larvicide des AgNPs n'est pas entièrement connu, compte tenu de l'existence de plusieurs articles de recherche sur le sujet. La plus petite taille des AgNPs a conduit certains auteurs à croire qu'ils peuvent facilement pénétrer la paroi intestinale des insectes et se lier au groupe soufre et phosphore de l'acide désoxyribonucléique, provoquant la mort cellulaire en interférant avec le fonctionnement normal comme la réplication. Le mécanisme d'action des AgNPs envers les larves est mal compris, avec seulement un petit nombre de publications disponibles5,6,7,8,9. Les effets des NP sur les larves de moustiques ont été étudiés par Kumar et al. en termes d'altérations morphologiques, biochimiques, physiologiques et moléculaires10.

Les maladies infectieuses, en général, constituent un grave danger pour la santé publique dans le monde entier, en particulier lorsque des agents pathogènes probiotiques résistants aux antibiotiques évoluent. Les souches de bactéries Gram-positives et Gram-négatives sont toutes deux considérées comme un problème de santé publique important. Les antibiotiques ont été utilisés pour gérer les maladies dans les milieux communautaires et hospitaliers pendant de nombreuses années11,12,13.

Mollugo oppositifolia L., souvent connue sous le nom de slim carpet weed, appartient à l'espèce Molluginaceae (en anglais). C'est une plante annuelle mince, étalée, élégante et ramifiée avec des branches de 20 à 30 cm de haut qui prospère dans les environnements secs et humides. Les feuilles sont alternes ou coriaces, en vrilles de 4–5, inégales, oblancéolées ou linéaires-lancéolées ou parfois arrondies ou pointues et apiculées à l'apex, se rétrécissant fortement dans le pétiole discret. Les fleurs sont blanches et portées en deux fascicules axillaires ou plus. Les capsules sont de forme ellipsoïde et contiennent de nombreuses graines brun foncé. Plante grimpante et racines indésirables14. En ethnomédecine, l'herbe est utilisée pour les maux d'estomac, les maux d'oreille, les apéritifs et les problèmes de peau. Les feuilles ont une saveur dure et sont antiseptiques. Il a été démontré que les sous-espèces de Mollugo ont des propriétés antibactériennes, anticancéreuses, anti-inflammatoires et hépatoprotectrices15.

En raison de leurs propriétés fascinantes, les matériaux à nanostructure ont attiré l'attention ces dernières années. Parmi ces éléments, une grande attention est portée à la recherche sur les caractéristiques fondamentales et les applications fonctionnelles des oxydes de métaux de transition16,17,18,19. Parmi les oxydes de métaux de transition, les oxydes de cobalt, Co3O4 et CoO sont des matériaux souples et stables dans le milieu naturel20,21. Ces dernières années, en raison de leurs applications possibles, beaucoup d'efforts ont été orientés vers la synthèse et l'étude des nanostructures Co3O4 et CoO22,23,24. Le Co3O4 est le type d'oxyde de cobalt thermodynamiquement stable en dessous de 1164 K dans l'air ambiant, tandis que le Co3O4 se décompose en CoO au-dessus de cette température25. Le Co3O4 est un spinelle naturel26 à température ambiante et a plusieurs applications possibles dans les capteurs de gaz, les matériaux magnétiques, les catalyseurs et les absorbeurs d'énergie solaire27,28,29,30. Plusieurs procédés, tels que l'oxydation, l'hydrothermie assistée par micro-ondes, les ultrasons et l'hydrothermie ont récemment été développés pour la préparation de Co3O431,32,33,34. CoO, d'autre part, cristallise dans la structure du sel gemme et a des utilisations possibles dans de nombreux domaines, tels que les anodes de batterie au lithium, les pigments, les têtes de lecture magnétorésistantes et les capteurs de gaz35,36,37. Bien qu'il existe quelques études sur la synthèse de CoO sous forme massive, par des méthodes simples, ce composé est difficile à acquérir sous forme pure, principalement pollué par Co3O4 et Co métal.

Les nanoparticules de cobalt (Co NPs) ont suscité beaucoup d'intérêt récemment en raison de leurs caractéristiques électriques et magnétiques uniques et de leur coût inférieur par rapport aux nanoparticules de métaux nobles (NPs)38,39. Les chercheurs biomédicaux ont étudié le potentiel des CoNP en tant qu'agents thérapeutiques pour le traitement de troubles tels que les infections microbiennes40,41. À de faibles concentrations, les CoNP sont sans danger pour le corps, ont de puissantes activités antimicrobiennes et antifongiques et moins d'effets indésirables que les antibiotiques42,43.

Yin et Wang ont démontré qu'en présence de tensioactif Na(AOT) à 130 °C dans l'air, la décomposition de Co2(CO)8 dans le toluène se produit dans les nanocristaux de CoO combinés avec Co3O4 et Co44. Ye et al. ont développé des nanomatériaux CoO en conditions solvothermiques par une réaction d'estérification45. Gosh et al. ont synthétisé des nanoparticules de CoO pures en conditions solvothermiques par décomposition du cupferronate de Co(II) en décaline à 270 °C46. Très récemment, via un procédé de torréfaction rapide, Guo et al. particules de CoO préparées à l'aide de la solution de CoCl247. Une stratégie de synthèse de base, différente de celles décrites ci-dessus, est proposée dans cet article. Grâce à l'approche de la chimie verte Mollugo oppositifolia L. stratégie assistée par extrait aqueux de feuilles, nous rendrons compte du processus de synthèse des nanoparticules de Co3O4 et de l'évaluation de ses activités larvicides et antimicrobiennes contre les moustiques.

La représentation schématique détaillée des nanoparticules de Co3O4 biosynthétisées est illustrée à la Fig. 1a. Les spectres FTIR sont souvent collectés entre 400 et 4000 cm−1. Les spectres FT-IR des NP Co3O4 biosynthétisés sont présentés à la Fig. 1b. Un large pic à 3465,93 cm-1 indique la présence du groupe N–H, qui peut être apparu sous la forme d'une fraction amine. La présence d'alcanes du groupe fonctionnel C–H est indiquée par une bande entre 2800 et 3000 cm−1. C = O a été identifié à 1644,01 cm-1 à partir du fragment PVP, comme le montrent les pics spectraux. Les vibrations Co–O tétraédriques et octaédriques sont confirmées par les bandes à 509,59 cm−1 et 584,80 cm−1, respectivement. Les groupes fonctionnels de l'agent de coiffage et la synthèse de nanoparticules de Co3O4 ont été authentifiés par analyse FT-IR. De plus, le modèle XRD a été utilisé pour analyser la pureté de phase et la nature cristalline des NP de Co3O4 biosynthétisées, comme le montre la figure 1c.

(a) La représentation schématique des nanoparticules de Co3O4 biosynthétisées. (b) Spectres FT-IR. ( c ) spectres XRD et ( d ) spectres UV-visible de nanoparticules de Co3O4 biosynthétisées.

La structure pure de la phase spinelle cubique à faces centrées des NP Co3O4 a été identifiée par des pics de diffraction à 2 = 31,2°, 37,6°, 38,7°, 44,8°, 55,6°, 59,8° et 66,3°, qui ont été indexés à (220), ( 311), 222), 400, (422), 511 et 440). Les NP Co3O4 standard se sont avérées avoir des pics de diffraction assez similaires à ceux produits. Les pics de diffraction correspondent tous assez étroitement à la distribution typique des nanoparticules de Co3O4 pur (JCPDS n° 00-042-1467). Certains pics révélateurs d'impuretés ont été détectés. Ces pics prononcés montrent que les nanoparticules résultantes sont très cristallines. La taille cristallographique moyenne peut être déterminée à partir du pic diffracté primaire observé en utilisant l'équation de Scherer,

où, D(hkl) est la dimension cristallographique typique, k est la constante de forme (0,89), λ est la longueur d'onde du rayon X incident (source Cukα, λ = 0,15405 nm), β est la pleine largeur à mi-hauteur (FWHM) , θ est l'angle d'incidence des rayons X. Un cristal de Co3O4 de 22,70 nm a été produit avec succès.

De plus, la spectroscopie UV-visible a été utilisée pour étudier les caractéristiques d'absorption optique des NP Co3O4 biosynthétisées à température ambiante, et les résultats sont présentés à la Fig. 1d. La formation de NP Co3O4 est indiquée par un pic d'absorption UV-visible à 409 nm. Nos recherches portent sur deux bandes d'absorption distinctes, entre 200 et 340 nm et 336 et 409 nm. Selon des recherches publiées, ces bandes peuvent être respectivement attribuées aux processus de transfert de charge O2– → Co2+ et O2– → Co3+. De plus, l'extrait de plante montre un pic d'absorption à environ 238 nm qui confirme la formation réussie de nanoparticules de Co3O4 biosynthétisées.

La microscopie électronique à balayage a été utilisée pour réguler la taille et la forme (SEM) des NP Co3O4 résultantes. Les analyses au microscope électronique à balayage (SEM) ont confirmé la forme sphérique des NP Co3O4 biosynthétisées (Fig. 2a – c). Les NP Co3O4 biosynthétisées ont été distribuées dans la nature sous la forme d'une population de particules de taille uniforme. De plus, l'analyse EDX a confirmé la composition atomique des NP Co3O4 biosynthétisées. La présence de pics de cobalt et d'oxygène dans les spectres EDX a confirmé que le matériau était bien des NP de Co3O4 (Fig. 2d). Il y avait 3,58 % de cobalt et 64,20 % d'oxygène en poids moléculaire. Des pics supplémentaires dans les spectres EDX peuvent être dus à la présence de bioorganiques ou de contaminants dans la solution. La composition chimique des nanoparticules de Co3O4 biosynthétisées est illustrée à la Fig. 2e. Des études utilisant la microscopie électronique à balayage pour cartographier la nanoparticule ont prouvé son identité en tant que Co3O4 (Fig. 2f). Le cobalt est représenté par les points roses, tandis que l'oxygène est représenté par les points verts. Les caractéristiques morphologiques détaillées et les compositions chimiques des nanoparticules de Co3O4 biosynthétisées ont été analysées par HR-TEM, les résultats obtenus sont présentés sur la Fig. 2g – j. Les images TEM démontrent l'existence de particules polycristallines agrégées avec une distribution de taille restreinte et une forme sphérique. La taille des particules des images TEM correspond bien à la taille des particules prédite par l'équation Debye-Scherrer. La figure 2j montre la cartographie élémentaire des nanoparticules de Co3O4 biosynthétisées, qui confirme la présence d'éléments Co et O avec une distribution uniforme.

( a – c ) Images de morphologie FE-SEM ( d – f ) Spectres EDX et cartographie élémentaire ( g – j ) Images HR-TEM et ( j ) Cartographie élémentaire de nanoparticules de Co3O4 biosynthétisées.

La particule de Co3O4 biosynthétisée (2) était beaucoup plus active contrairement à Culex quinquefasciatus avec une valeur LD50 de 34,96 μg/mL que l'extrait aqueux de plante (1) et le contrôle Perméthrine, qui avaient des valeurs LD50 de 82,41 et 72,44 μg/mL, respectivement . L'extrait aqueux de plante (1) a montré le moins d'activité contre Culex quinquefasciatus, avec des valeurs de DL50 qui étaient respectivement de 82,41 μg/mL. C'était l'un des échantillons testés. Par rapport au témoin positif Perméthrine, qui avait une valeur LD50 de 72,44 μg/mL, la nanoparticule de Co3O4 fabriquée (2) présentait des niveaux d'activité très élevés, tandis que l'extrait aqueux de plante (1) ne présentait que des niveaux d'activité modérés. Les résultats sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous.

L'activité antibactérienne de la ciprofloxacine a été testée in vitro contre quatre bactéries différentes : deux Gram-négatives (E. coli et Pseudomonas aeruginosa) et deux Gram-positives (S. aureus et Bacillus cereus). Les valeurs de CMI ont été déterminées en utilisant la méthode standard sur gélose. La figure 3 et le tableau 2 affichent les valeurs de CMI pour la nanoparticule de Co3O4 synthétisée (2) et l'extrait aqueux de feuilles de Mollugo oppositifolia L. (1). Par rapport à un extrait aqueux de feuilles de Mollugo oppositifolia L., l'activité antibactérienne de la nanoparticule synthétique de Co3O4 est bien supérieure (1). La nanoparticule de Co3O4 (2) a une activité antibactérienne significative contre E. coli, avec une concentration minimale inhibitrice (CMI) de 23,60 μg/mL par rapport à une CMI de 25,00 μg/mL pour la ciprofloxacine témoin. La nanoparticule de Co3O4 (2) avait une CMI sensiblement inférieure de 26,56 μg/mL aux 50,00 μg/mL de la ciprofloxacine témoin contre B. cereus. La CMI pour la nanoparticule de Co3O4 (2) contre P. aeruginosa et S. aureus était de 34 et 28 μg/mL, respectivement, ce qui est un peu plus élevé que la CMI pour la ciprofloxacine normale. Les nanoparticules synthétiques de Co3O4 (2) ont largement dépassé l'activité de référence pour tuer E. coli et B. cereus par rapport à la ciprofloxacine antibactérienne de référence.

Plaques d'images antibactériennes de nanoparticules de Co3O4 biosynthétisées (IZ - zone d'inhibition).

L'extrait de feuilles fraîches 1 de Mollugo oppositifolia L. et la nanoparticule synthétique 2 ont tous deux été examinés pour leur capacité à inhiber l'activité de quatre types différents de champignons. Comparé au composé 1, le composé 2 est sensiblement plus efficace contre les champignons. Le composé 2 combat efficacement les infections fongiques causées par Candida albicans et Malassezia audouinii. La concentration minimale inhibitrice (CMI) du composé 2 pour la croissance de C. albicans était de 01 μg/mL, ce qui était bien inférieur au clotrimale témoin (02 μg/mL). Le composé 2 a une CMI contre M. audouinii encore plus faible que le clotrimale, qui a une CMI de 4 μg/mL. Vous pouvez voir les résultats dans le tableau 3 et la figure 4.

Plaques d'image antifongiques de nanoparticules de Co3O4 biosynthétisées.

Les Co3O4 Nps ont été étudiés pour leur comportement d'amarrage avec la protéine 3OGN via le programme Autodock Vina. Le Co3O4 Nps présente une excellente affinité de liaison (− 8,5 kcal/mol) que la perméthrine avec une affinité de liaison de (− 4,4 kcal/mol) dans la protéine 3OGN respectivement. La liaison hydrogène est l'un des facteurs importants de la stabilité de la liaison protéine-ligand, et la distance de liaison favorable entre les atomes H-donneur et H-accepteur est inférieure à 3,5 Å. Les distances de liaison hydrogène de Co3O4 Nps étaient inférieures à 3,5 Å dans la protéine 3OGN respective, ce qui signifie une forte liaison hydrogène. Co3O4 Nps, forme trois interactions de liaison hydrogène avec le récepteur 3OGN. Le résidu d'acide aminé Asp118 (longueur de liaison : 2,10), His121 (longueur de liaison : 1,63) et Phe123 (longueur de liaison : 1,98) ont été impliqués dans les contacts de liaison hydrogène. Les résidus d'acides aminés Tyr10, Pro11 et Ile87 ont été impliqués dans des interactions hydrophobes. Les interactions de Co3O4 Nps avec la protéine 3OGN ont été présentées à la Fig. 5. La perméthrine témoin n'a formé aucune interaction de liaison hydrogène avec le récepteur 3OGN. Les résidus d'acides aminés Leu15, Leu19, Phe59, Leu76, Leu76, His77, Leu80, Ala88, Met89, Gly92, His111, Trp114, Phe123 et Leu124 ont été impliqués dans des interactions hydrophobes. Les interactions du composé perméthrine avec la protéine 3OGN ont été présentées à la Fig. 6. Les résultats montrent que le Co3O4 Nps a une capacité d'inhibition remarquable par rapport à la perméthrine témoin dans la protéine de liaison odorante des moustiques larvicide 3OGN. Les résultats ont été résumés dans le tableau 4.

Modes d'interaction complexe amarré (a), hélice (b), surface moléculaire (c) et 3D (d) du composé Co3O4 Nps dans le site de liaison de la protéine 3OGN.

Modes d'interaction complexe amarré (a), surface moléculaire (b), 3D (c) et 2D (d) de la perméthrine de contrôle dans le site de liaison de la protéine 3OGN.

Une expérience progressive est un impératif de l'heure pour un régulateur de vecteur de moustique réussi. La recherche actuelle met en évidence la méthode enregistrée de synthèse assistée par extrait aqueux de feuilles de Mollugo oppositifolia L. de nanoparticules de Co3O4. Les Co3O4 Nps biosynthétisés ont été confirmés par spectroscopie UV-vis, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, diffraction des rayons X, microscope électronique à balayage, HR-TEM et études de cartographie. De plus, les nanoparticules de Co3O4 ont été évaluées plus en détail pour leurs activités larvicides, antibactériennes et antifongiques contre les moustiques. Par rapport à un extrait aqueux de plante (1) et à la perméthrine témoin (LD50 = 82,41 et 72,44 μg/mL, respectivement), l'activité de la particule de Co3O4 synthétisée (2) contre Culex quinquefasciatus était beaucoup plus élevée. La nanoparticule de Co3O4 synthétisée (2) présente une activité antibactérienne bien supérieure à celle du contrôle Ciprofloxacine à la fois chez les pathogènes E. coli et B. cereus. Par rapport au Clotrimale témoin, qui avait une valeur de CMI de 2 μg/mL, les nanoparticules de Co3O4 2 avaient une valeur de CMI de 1 μg/mL, ce qui les rendait nettement plus efficaces contre C. albicans. En comparaison, l'activité antifongique des nanoparticules de Co3O4 2 contre M. audouinii est bien supérieure à celle du Clotrimale, qui a une valeur de concentration minimale inhibitrice (CMI) de 4 μg/mL. Par conséquent, les nanoparticules de Co3O4 pourraient constituer une base probable pour l'émergence de composés bioactifs respectueux de l'environnement, ainsi que pour les biopharmaceutiques et les insecticides écologiques.

Toutes les substances chimiques et tous les solvants ont été achetés auprès des produits chimiques Nice et Loba. Des solvants de haute pureté ont été utilisés pour les processus de synthèse sans autre purification. Les souches bactériennes E. coli, Pseudomonas aeruginosa, S. aureus et Bacillus cereus ainsi que différents types de champignons ont été achetés auprès du centre de ressources biologiques iranien, Pasture Institute of Iran.

Le Mollugo oppositifolia L. utilisé dans cette étude a été recueilli à plusieurs endroits dans la grande région de Chennai. Les déchets de feuilles des récoltes récentes ont été utilisés dans la production de Co3O4 Np. La collecte de matériel végétal et les études connexes sont conformes aux directives et législations institutionnelles, nationales et internationales pertinentes.

Les espèces végétales Mollugo oppositifolia L. ont été utilisées pour générer la solution d'extrait à partir des feuilles de la plante. Verts d'une plante récoltée assez récemment, lavés à l'eau déionisée et hachés très grossièrement. Après l'ébullition du matériel végétal dans 100 ml d'eau distillée à 100 ° C, il a été filtré puis stocké à 4 ° C pour un examen plus approfondi.

La préparation des nanoparticules d'oxyde de cobalt a commencé par la dissolution de CoCl2⋅6H2O (0,1 g) dans une quantité suffisante d'eau désionisée, suivie de l'ajout de 10 mL d'une solution contenant un extrait de la plante Mollugo oppositifolia L.. Puis, pendant 3 h à température ambiante, le mélange a été agité à une vitesse de 1000 rpm à l'aide d'un agitateur magnétique. Le pH du mélange réactionnel a été ajusté en ajoutant une solution de 1 ml de NaOH à 10 % au mélange. Le précipité a été filtré puis évaporé pendant 12 h, le four a été réglé à 150 °C et laissé faire son travail. Après collecte, la poudre a été calcinée pendant 3 h à 500 °C avant d'être broyée en une poudre fine.

Des nanoparticules d'oxyde de cobalt ont été synthétisées en utilisant une technique de précipitation chimique assistée par ultrasons. Les spectres UV-visible ont été enregistrés avec le spectrophotomètre UV-visible V-730 dans une plage de longueurs d'onde comprise entre 200 et 800 nm. Les spectres FT-IR ont été enregistrés avec un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (FT/IR-6600) (CHI 1000C) dans la gamme 4000–400 cm−1, Powder XRD a été évalué avec X'Pert Pro par PANalytical, FE-SEM avec EDX et La cartographie a été réalisée avec FESEM sigma essential par Zeiss Microscopy. Les images HR-TEM et les images de cartographie de la nanoparticule de Co3O4 biosynthétisée sont obtenues à partir de HR-TEM (Hitachi). Des études d'amarrage moléculaire ont été utilisées pour inspecter l'interaction, le mode de liaison entre les composés Co3O4 Nps, la perméthrine et la protéine de liaison odorante des moustiques à l'aide d'Autodock vina 1.1.228. La structure cristalline de la protéine de liaison des odeurs de moustiques (PDB ID : 3OGN) a été extraite de la Protein Data Bank (http://www.rcsb.org). L'assemblage 3D des composés Co3O4 Nps et de la perméthrine a été réalisé via les logiciels ChemDraw Ultra 12.0 et Chem3D Pro 12.0. Les fichiers d'entrée pour Autodock Vina ont été créés à l'aide du package de programme Autodock Tools 1.5.6. La grille de recherche de la protéine 3OGN a été fixée à center_x : 18,681, center_y : 49,66 et center_z : 11,409 avec des dimensions size_x : 22, size_y : 20 et size_z : 22 avec un espacement de 1,0 Å. La valeur d'exhaustivité a été fixée à 8. Les autres paramètres ont été définis par défaut pour l'amarrage Vina et non mentionnés. Le composé ayant la valeur d'affinité de liaison la plus faible est le composé le mieux noté et les résultats ont été analysés visuellement à l'aide du programme Discovery studio 2019.

La nanoparticule de Co3O4 biosynthétisée a ensuite été évaluée pour son activité larvicide contre les larves de moustiques urbains du sud Culex quinquefasciatus. Les évaluations ont été faites sur une « prémisse morte/vivante ». Les évaluations sont basées sur une taille de taux allant de 0 à 100, où 0 représente aucune activité et 100 représente un meurtre pur et simple. Le test biologique a été répété un certain nombre de fois et les résultats du test de bioactivité ont servi de référence pour chacune de ces répétitions. Les caractéristiques sont comparées à celles du témoin positif perméthrine. Les valeurs LD50 de quelques mélanges de titres dynamiques différents ont été déterminées par analyse probit, et les résultats ont été analysés à l'aide du logiciel SPSS v16.

L'extrait aqueux de plante (1) et la nanoparticule de Co3O4 combinée (2) ont été évalués pour leur activité larvicide contre les larves de moustiques urbains du sud Culex quinquefasciatus. L'évaluation de l'activité larvicide à la convergence du test de démarrage de 100 μg/mL contrairement aux larves de moustiques urbains du sud de 4e stade Culex quinquefasciatus par une stratégie d'immersion dans l'eau sous une viscosité relative de 50 à 70 %, photopériode de 10:14 (clair : sombre) , et température de (27 ± 2) °C. Les tests ont été mis en place aux convergences de 100, 75, 50, 25 μg/mL en utilisant du diméthylsulfoxyde soluble (DMSO). Tous les verres doseurs d'essai comprenant vingt Culex quinquefasciatus ont été évalués pour une manipulation ultérieure de 24 h. Les résultats ont été documentés par le pourcentage moyen de mortalité.

Kirby Bauer a testé l'efficacité antibactérienne d'un extrait aqueux de plante (1) et d'une suspension mixte de nanoparticules de Co3O4 contre Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Klebsiella pneumophila et Pseudomonas aeruginosa in vitro (2). Les disques sont la méthode préférée pour disperser les molécules48. L'activité antibactérienne de la ciprofloxacine a été utilisée comme standard. Les bactéries ont été cultivées sur des boîtes de pétri en utilisant de la gélose nutritive. Toute la synthèse a été réalisée dans du DMSO et les produits chimiques ont été maintenus sur un disque de papier filtre mesurant 5 mm de diamètre et 1 mm d'épaisseur. Après 24 h d'incubation à 37 °C, les disques ont été testés pour l'activité antibactérienne en mesurant la taille de la zone inhibitrice49,50 entourant chacun posé sur les plaques préalablement implantées. Des concentrations minimales inhibitrices (CMI) ont été utilisées pour comparer l'activité antibactérienne d'un extrait aqueux de plante (1) et de nanoparticules de Co3O4 (2).

La technique standardisée de diffusion disque-gélose51,52 a été utilisée pour évaluer l'activité antifongique de l'extrait aqueux de plante (1) et de la nanoparticule de Co3O4 combinée (2). Microsporum audouinii (MTCC-8197), Candia albicans (MTCC-227), Cryptococcus neoformans (recultivé) et Aspergillus niger (MTCC-872) ont été utilisés pour tester l'activité antifongique. Les matériaux ont été stérilisés par filtration à l'aide de filtres Millipore de 0,22 m après avoir été dissous dans 10 % de diméthylsulfoxyde (DMSO) à une concentration souhaitée de 30 mg/mL. Des études antifongiques ont ensuite été réalisées en utilisant la technique de diffusion sur disque avec 100 L de solution contenant 104 spores/mL de champignons dispersés sur un milieu PDA. Les disques (6 mm de diamètre) ont été traités avec 10 mL des échantillons (300 g/disque) et mis sur la gélose infectée. Le médicament typique était le clotrimale. 10% de DMSO a été utilisé pour faire des contrôles négatifs. Pour les spécimens de champignons, les plaques d'inoculation ont ensuite été incubées à 37 ° C pendant 72 h. Les champignons liés aux plantes ont été cultivés à 27 °C. La zone d'inhibition contre les souches testées a été utilisée pour évaluer l'activité antifongique. Dans cette étude, chaque test a été réalisé deux fois.

Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de l'étude en cours sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

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Cette recherche a été soutenue par le "Projet pour la création d'une école supérieure régionale spécialisée dans les villes intelligentes" de l'Université Hongik. Ce travail a également été soutenu par le programme de soutien International Science & Business Belt, par le biais de la Korea Innovation Foundation financée par le ministère des Sciences et des TIC.

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G. Boopathie

Département de science et génie des matériaux, Université Hongik, 2639, Sejong-ro, Jochiwon-eup, Sejong, 30016, République de Corée

AG Ramu et Dongjin Choi

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PG : conceptualisation, investigation, écriture—ébauche originale. AK : investigation, visualisation. SM : conservation des données, sources d'instruments expérimentaux, analyse d'échantillons. GB : sources d'instruments, investigation, curation de données, visualisation. AGR : conservation des données, sources d'instruments expérimentaux, analyse d'échantillons. DC : conceptualisation, rédaction - ébauche originale, révision, supervision, administration de projet, acquisition de financement.

Correspondance à A. Kosiha ou Dongjin Choi.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Gowthami, P., Kosiha, A., Meenakshi, S. et al. Biosynthèse de la nanomédecine Co3O4 en utilisant l'extrait aqueux de feuilles de Mollugo oppositifolia L. et ses activités antimicrobiennes et larvicides contre les moustiques. Sci Rep 13, 9002 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-35877-z

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Reçu : 23 mars 2023

Accepté : 25 mai 2023

Publié: 02 juin 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-35877-z

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