Green synthesis of silver nanoparticles and their potential applications

Abstract

Red Onion (Allium cepa L.) Peels (ROP) is an unwanted agricultural by-product after cooking but it is rich with bioactive compounds such as phenolics, flavonoids, flavanols and quercetin. In this work, the extract of ROP has been employed as a reducing agent in green synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) and investigated for their antibacterial properties. The concentration of ROP used in this research for green synthesis is 0.003, 0.005, 0.007, and 0.009 wt%. AgNPs shapes were found to be quasi-spherical shape, flat triangular, hexagonal shapes and sea urchin clusters depending on the concentration of ROP. The obtained zeta potential value was approximately -40 mV indicating good stability of AgNPs colloidal solution. The antibacterial potency of synthesized AgNPs with sharp edges (sea urchin clusters) showed superior antibacterial effect on gram-negative bacteria toward Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), being superior to Chloramphenicol. The inhibition zone diameter of synthesized sea urchin-like structure of AgNPs with ROP concentration of 0.007 wt% was 16.2 ± 0.9 mm compared with the inhibition zone diameter of Chloramphenicol (13.0 ± 0.0 mm). Furthermore, these AgNPs (0.007 wt% ROP) were further applied by coating on air filters. The filters showed superior antibacterial potency with inhibition zone diameter of 21.6 ± 0.5 mm compared to uncoated air filter (0.0 ± 0.0 mm). This result suggests that these synthesized AgNPs used in this study show good potential for use as an antibacterial agent for antibiotic-resistant bacteria in air cleaning devices, which is a significant aspect of this work whereby harmful airborne pathogens can be inactivated and removed before they can infect vulnerable post-surgerypatien

เปลือกหอมแดง (Allium cepa L.) เป็นวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรที่พบสารสำคัญทางชีวภาพ ได้แก่ ฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์ ฟลาวานอล และเควอเซติน งานวิจัยนี้ทำการใช้สารสกัดจากเปลือกหอมแดงเป็นตัวรีดิวซ์ (Reducing agent) ในกระบวนการสังเคราะห์อนุภาคเงินนาโนด้วยวิธีเคมีสีเขียวและศึกษาคุณสมบัติการยับยั้งเชื้อแบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบ โดยใช้สารสกัดจากเปลือกหอมแดงที่ความเข้มข้น 0.003, 0.005, 0.007 และ 0.009 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักในการสังเคราะห์อนุภาคเงินนาโน จากผลการศึกษาพบว่า รูปร่างของอนุภาคเงินนาโนที่สังเคราะห์ได้เป็นทรงกลม ทรงสามเหลี่ยมแบน ทรงหกเหลี่ยม และคลัสเตอร์ในรูปแบบเม่นทะเล โดยมีค่าศักย์ซีต้าที่แสดงถึงความเสถียรของสารละลายคอลลอยด์อนุภาคเงินนาโนมีค่าประมาณ -40 มิลลิโวลล์ และการทดสอบการยับยั้งเชื้อแบคทีเรีย พบว่าอนุภาคเงินนาโนที่มีรูปทรงเม่นทะเลมีฤทธิ์ในการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียแกรมลบชนิด Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) ได้ดีกว่ายาปฏิชีวนะ (Chloramphenicol) โดยอนุภาคเงินนาโนจากเปลือกหอมแดงที่ความเข้มข้น 0.007 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก มีเส้นผ่านศูนย์กลางเขตยับยั้งเชื้อ 16.2 ± 0.9 มิลลิเมตร เมื่อเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลางเขตยับยั้งเชื้อของยาปฏิชีวนะเท่ากับ 13.0 ± 0.0 มิลลิเมตร นอกจากนี้อนุภาคเงินนาโนจากเปลือกหอมแดงที่ความเข้มข้น 0.007 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ถูกนำไปประยุกต์ใช้เป็นสารเคลือบบนแผ่นกรองอากาศ ทำให้มีประสิทธิภาพในการยับยั้งเชื้อแบคทีเรียที่ดีกว่าแผ่นกรองอากาศธรรมดา โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเขตยับยั้งเท่ากับ 21.6 ± 0.5 มิลลิเมตร เมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นกรองอากาศธรรมดาที่ไม่สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียได้ (0.0 ± 0.0 มิลลิเมตร) ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าอนุภาคเงินนาโนที่มีศักยภาพในการยับยั้งเชื้อแบคทีเรียที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะในอุปกรณ์เครื่องฟอกอากาศ เพื่อกำจัดเชื้อแบคทีเรียที่เป็นอันตรายในอากาศ ซึ่งอาจช่วยลดความเสี่ยงในการติดเชื้อของผู้ป่วยหลังการผ่าตัด