Fitosintesi ya nanopartikeli za fedha kwa kutumia ekstrakti ya mimea ni mkabala wa usanisi wa kijani ambapo ioni za fedha hubadilishwa kuwa nanopartikeli za fedha za kimetali kwa njia ya misombo ya fitokemikali yenye uwezo wa kupunguza iliyopo kwenye mimea. Utafiti huu ulichunguza kwa majaribio athari ya pamoja ya ekstrakti za maji zilizotayarishwa kutoka majani ya gooseberry (Ribes uva-crispa), honeysuckle (Lonicera), strawberry (Fragaria vesca) na sea buckthorn (Hippophaë rhamnoides), pamoja na shughuli ya kiantioxidanti (AOA) na thamani ya pH ya mazingira ya mmenyuko, juu ya uundaji, ukubwa, usambazaji, sifa za macho na tabia ya kielektrokemia ya nanopartikeli za fedha (AgNPs).

Thamani za AOA za ekstrakti nne za mimea zilipimwa kuwa 1,8 ± 0,3; 6,4 ± 1,2; 11,8 ± 0,9 na 15,7 ± 1,2 mmol-eq L⁻¹, mtawalia. Katika chanzo, AOA hutumiwa kama kiashiria cha kiasi kinachowakilisha uwezo wa jumla wa kupunguza wa misombo inayoshiriki katika michakato ya redoksi ndani ya ekstrakti, badala ya kiasi cha dutu moja ya fenoli. Kuongezeka kwa AOA kutoka gooseberry kuelekea sea buckthorn kulionekana pamoja na ufanisi mkubwa zaidi wa uundaji wa nanopartikeli na, kwa ujumla, ukubwa mdogo zaidi wa AgNP katika hali zilezile za usanisi.

Katika hali ya asidi ya pH 3, uchanganuzi wa UV–Vis haukuonyesha bendi ya surface plasmon resonance inayohusishwa na uundaji wa AgNP. Katika mazingira karibu na kutokuwa na asidi wala alkali ya pH 6, bendi ndogo ya ufyonzaji ilionekana karibu na 418–420 nm, ilhali katika mazingira ya alkali ya pH 11 bendi ya kawaida ya surface plasmon resonance ya nanosilver ilionekana wazi katika 404–407 nm. Katika vipimo vya TEM, kipenyo cha wastani cha AgNP kwa ekstrakti nne kilikuwa 11,3; 11,3; 9,6 na 8,4 nm katika pH 6, na 8,3; 6,9; 4,7 na 4,3 nm katika pH 11, mtawalia. Hivyo, ongezeko la pH pamoja na ongezeko la AOA ya ekstrakti vilihusishwa na nanopartikeli ndogo zaidi katika hali za utafiti.

AgNP zilizozalishwa katika mazingira ya alkali hazikuwa ndogo tu; katika majaribio ya kielektrokemia pia zilibadilisha kwa nguvu zaidi sifa za uhamishaji wa elektroni za elektrodi ya kaboni yenye mwonekano wa kioo. Upinzani wa uhamishaji wa elektroni wa elektrodi tupu ulikuwa 359 ± 5 kΩ cm², ilhali katika elektrodi iliyorekebishwa kwa AgNP zilizosanifiwa katika pH 11 kwa ekstrakti ya sea buckthorn thamani hii ilipungua hadi 25,6 ± 0,3 kΩ cm². Majaribio ya mfano ya kielektrokemia yaliyofanywa kwa Brilliant Blue FCF, carbofuran na tryptophan yalionyesha kuwa hasa AgNP zilizotayarishwa katika mazingira ya alkali kwa ekstrakti ya sea buckthorn yenye AOA kubwa zina uwezo wa kutumika katika urekebishaji wa elektrodi.

Hata hivyo, utafiti haukutengeneza sensa ya kibiashara iliyo tayari kutumika. Hatua za uthibitishaji kamili wa sensa ya uchanganuzi, kama vile masafa ya kalibresheni, kikomo cha ugunduzi, uchanganuzi wa sampuli halisi, uthabiti wa muda mrefu wa sensa na uteuzi, si matokeo ya msingi ya utafiti huu. Matokeo yanaunga mkono kwamba katika hali zinazodhibitiwa za maabara, pH na AOA zinaweza kutumiwa kuelekeza sifa za AgNP na kwamba nanopartikeli zilizopatikana zinaweza kuwa virekebishaji vya elektrodi vinavyofaa kuchunguzwa katika maendeleo ya sensa za kielektrokemia.

Tatizo kuu la utafiti

Katika usanisi wa kijani wa AgNP unaotumia ekstrakti za mimea, uwiano wa ujazo wa ekstrakti kwa suluhisho la AgNO₃ ni kigezo cha majaribio kinachotumiwa mara kwa mara. Hata hivyo, kwa sababu muundo wa kikemia wa mmea uleule unaweza kubadilika kulingana na eneo la ukuaji, hali ya hewa, mazingira ya ukuaji, wakati wa kuvuna na njia ya uchimbaji, uwiano wa ujazo pekee kama “1:5” au “1:10” hauonyeshi moja kwa moja kiasi halisi cha uwezo wa kupunguza kilichopo katika mazingira.

Pengo la utafiti linajengwa hasa hapa. Waandishi walitumia shughuli ya kiantioxidanti (AOA), inayowakilisha kwa kiasi uwezo wa jumla wa kupunguza wa fitoredukta hai, kama kigezo chenye kazi zaidi cha kubainisha kiasi cha ekstrakti na wakaitathmini pamoja na pH ya mazingira ya usanisi.

Kwa Nini Shughuli ya Kiantioxidanti Ilitumiwa kama Kigezo Chenye Maana Zaidi kuliko Uwiano wa Ujazo wa Ekstrakti?

AOA haiwakilishi tu kiasi cha ekstrakti kilichoongezwa, bali pia uwezo wa jumla wa kupunguza wa vitu vinavyoweza kushiriki katika miitikio ya redoksi ndani ya ekstrakti kwa njia ya kiasi. Chanzo kinasema kuwa kwa sababu maudhui ya fitokemikali ya mmea uleule yanaweza kubadilika kulingana na hali asilia na za utayarishaji, uwiano wa ujazo wa ekstrakti/AgNO₃ pekee si kipimo cha kutosha cha kusanifisha majaribio tofauti; AOA inafaa zaidi kubainisha moja kwa moja uwezo wa kupunguza.

Ni nini hupunguza ioni ya fedha katika ekstrakti ya mmea?

Ekstrakti za mimea zina fenoli, flavonoidi, tanini, polisakaridi, protini na misombo mingine mingi ya kikaboni. Chanzo kinajadili hasa jukumu muhimu la vikundi tendaji vya redoksi vya misombo ya polifenoli katika kupunguza ioni za Ag⁺ kuwa Ag⁰.

Fitokemikali hazipaswi kuzingatiwa tu kama mawakala wa kupunguza wakati wa usanisi. Katika muktadha wa fasihi, chanzo kinaeleza kwamba molekuli hizi pia zinaweza kushikamana na uso wa nanopartikeli na kutekeleza kazi za kufunika (capping) na kuimarisha uthabiti. Lengo kuu la matokeo ya FTIR pia ni kuchunguza ishara za kikemia zinazohusiana na uundaji wa ganda hili la kikaboni la fitokemikali kwenye uso wa nanopartikeli.

AOA ilipimwaje?

Shughuli ya kiantioxidanti ya ekstrakti ilipimwa kwa njia ya potentiometria. Mabadiliko ya potenshali ya elektrodi ya kiashiria ya platinamu iliyochapishwa kwa skrini ndani ya mfumo wa mpatanishi wa redoksi [Fe(CN)₆]³⁻/[Fe(CN)₆]⁴⁻ yalirekodiwa kwa kichanganuzi cha potentiometria MPA-1. Vipimo vitatu vya kurudia vilifanywa kwa AOA na thamani ziliripotiwa kama wastani ± kipindi cha kujiamini.

Chanzo pia kinaeleza kwamba njia ya potentiometria ya AOA ilionyesha uwiano wa %94 na mbinu za ABTS na DPPH katika ekstrakti tofauti za mimea katika kazi ya awali. Thamani hii ya %94 si matokeo mapya ya uwiano yaliyohesabiwa upya kwa ekstrakti nne za utafiti huu; ni taarifa ya uthibitishaji wa kimetodolojia inayotokana na utafiti wa awali wa waandishi.

Ekstrakti za mimea ziliandaliwaje?

Majani yaliyokaushwa yalisagwa na unga wa ukubwa wa chembe takriban 0,08 mm ukaandaliwa. Kwa kila uchimbaji, 0,04 g ya unga wa majani iliwekwa katika 10 mL ya maji yaliyotolewa ioni na kushikiliwa chini ya kuchanganywa kwa kudumu katika 80 °C kwa dakika 20. Kichanganyio cha sumaku chenye udhibiti wa joto RCT Basic kilitumika.

Mchanganyiko kisha ulipozwa hadi joto la chumba na ekstrakti ya kioevu ikatenganishwa na sehemu ngumu katika centrifuge MIKRO 120 kwa 10.000 rpm. Ekstrakti ya maji iliyopatikana ilitumika katika usanisi wa AgNP.

Maelezo ya majaribio ya usanisi wa kijani wa AgNP

Katika usanisi, 1 mL ya ekstrakti ya mmea iliongezwa kwenye 5 mL 1 mmol L⁻¹ AgNO₃. pH ya mazingira ya mmenyuko ilibadilishwa kwa kuongeza 5 mol L⁻¹ NaOH au 0,1 mol L⁻¹ H₂SO₄. Chanzo kinaripoti kiasi cha 30 μL NaOH na 40 μL H₂SO₄, mtawalia, kwa ajili ya kurekebisha pH.

Mchanganyiko wa mmenyuko ulihifadhiwa katika 80 °C kwa kuchanganywa kwa 1200 rpm kwa dakika 5, kisha upashaji joto ukasitishwa na sol iliyoundwa ikapozwa hadi joto la chumba ndani ya takriban dakika 30. Chanzo kinaeleza wazi kwamba kwa pH 6 na pH 11, usanisi tatu sambamba ulifanywa kwa kila mmea.

Sol hapa ina maana ya mfumo ambao AgNP zimesambazwa kwa hali ya koloidi ndani ya awamu ya kioevu. Kupunguzwa kwa ioni za fedha kuwa nanopartikeli za Ag⁰ kulifuatiliwa kwanza kwa macho kupitia kubadilika kwa mchanganyiko wa mmenyuko kutoka manjano hafifu hadi kahawia, kisha kuthibitishwa kwa spektrofotometria ya UV–Vis.

Nanopartikeli zilisafishwaje baada ya usanisi?

Sol mpya ya AgNP ilifanyiwa centrifuge ili kuondoa prekusa ambazo hazikushiriki katika mmenyuko na mabaki ya ekstrakti ya mimea kwa 14.000 rpm kwa dakika 10 . Kioevu cha juu kiliondolewa, mashapo yakatawanywa tena katika maji yaliyotolewa ioni kwa ujazo sawa na wa awali, na utaratibu ukarudiwa mara mbili.

Sol iliyooshwa ilitumika katika uchambuzi wa UV–Vis, TEM/EDX, SAED, FTIR na elektrochemia. Kwa XRD, sol iliyooshwa ilikaushwa katika sahani ya Petri kwa 40 °C kwa saa 24.

pH Iliathirije Uundaji na Ukubwa wa Nanopartikeli za Fedha?

Katika hali za chanzo, pH 3 ya asidi ilizuia uundaji wa nanopartikeli, huku pH 6 na hasa pH 11 zikiunga mkono uundaji wa AgNP. Waandishi wanajadili kwamba katika mazingira ya alkali, deprotonation ya vikundi vya hidroksili vya viantioxidanti vya fenoli huongeza uhamishaji wa elektroni na uwezo wa kupunguza Ag⁺ , huharakisha uundaji wa viini na huchangia uundaji wa nanopartikeli ndogo na zenye usawa zaidi; katika mazingira ya asidi, misombo ya fenoli hubaki zaidi katika hali isiyo na chaji/isiyoionishwa na mkusanyiko mkubwa wa H⁺ huzuia mchakato wa upunguzaji.

Tofauti ya UV–Vis kati ya pH 3, pH 6 na pH 11

Surface plasmon resonance (SPR) inayoonekana katika wigo wa UV–Vis wa nanopartikeli za fedha ni mojawapo ya viashiria vya macho vya uundaji wa nanopartikeli. SPR ni mtetemo wa pamoja wa elektroni za upitishaji katika nanopartikeli ya metali na uga wa umeme wa mwanga unaoingia. Nafasi na umbo la bendi vinaweza kuathiriwa na ukubwa wa nanopartikeli, usambazaji, mazingira yanayoizunguka na mambo mengine ya kimuundo.

Katika utafiti, kilele bainifu cha AgNP hakikuonekana katika wigo wa UV–Vis wa miyeyusho iliyoandaliwa katika pH 3. Katika sol za pH 6, kilele kidogo cha ufyonzaji karibu na 418–420 nm kilionekana. Katika pH 11, bendi dhahiri ya SPR ya nanosilver iliundwa katika 404–407 nm .

Nguvu za bendi za SPR katika pH 11 ziliripotiwa kuwa juu kuliko bendi zilizopatikana kwa mmea uleule katika pH 6, kwa gooseberry, honeysuckle, strawberry na sea buckthorn mtawalia kwa takriban 5, 6, 8 na 12 kat zaidi. Chanzo kinahusisha ongezeko hili na uundaji wa nanopartikeli nyingi zaidi katika mazingira ya alkali.

Kadiri AOA ilivyoongezeka, kuhama kwa kiwango cha juu cha SPR kuelekea urefu mfupi wa wimbi pia kulionekana. Waandishi walihusisha blue shift hii na uundaji wa nanopartikeli ndogo zaidi, na tafsiri hii baadaye iliungwa mkono na matokeo ya TEM.

TEM ilithibitishaje ukubwa wa nanopartikeli?

High-resolution transmission electron microscopy (TEM) ilitumika kuonyesha moja kwa moja nanopartikeli zilizoundwa na kupima vipenyo vyake. Vipimo vilifanywa kwa darubini JEM-2100 katika voltage ya kuongeza kasi ya 200 kV . Kwa uchambuzi wa elementi, mfumo wa EDX wa INCA Energy 250 ulitumika.

Mikrografu sita zilichambuliwa kwa kila mchanganyiko wa mmea/pH wa usanisi. Kwa pH 6, usambazaji wa ukubwa uliundwa kutoka takriban 150–200 chembe, na kwa pH 11 kutoka 320–850 chembe . Kwa nanopartikeli za pH 6, masafa ya histogramu yaliwekwa kuwa 2–30 nm, na kwa pH 11 kuwa 2–15 nm, na histogramu ziliwekwa kwa usambazaji wa kawaida wa Gaussian.

Faharasa ya polidispersiti inaeleza nini?

Faharasa ya polidispersiti (PI) imetumika kueleza bila kipimo jinsi ukubwa wa nanopartikeli unavyosambaa kuzunguka wastani. Mlinganyo wa chanzo (1):

\[ PI=\left(\frac{\sigma}{d}\right)^2 \tag{1} \]

Hapa d inaonyesha kipenyo wastani cha mstari cha AgNP, huku σ ikionyesha mkengeuko wa kawaida wa vipenyo. Kwa kuwa σ na d zina kitengo sawa cha urefu, hapa nanomita, uwiano hauna kipimo; mraba wake pia hubaki bila kipimo.

Kihesabu, PI huongezeka kadiri mkengeuko wa kawaida unavyokuwa mkubwa ukilinganishwa na kipenyo wastani. Katika utafiti huu, PI katika sampuli za pH 6 ilikuwa katika masafa ya 0,23–0,36 na katika sampuli za pH 11 ilikuwa katika masafa ya 0,10–0,14. Chanzo kinatafsiri hili kama usambazaji mwembamba wa ukubwa na usawa mkubwa zaidi wa ukubwa katika mazingira ya alkali.

Mavuno ya usanisi yalikokotolewaje?

Mavuno ya usanisi wa nanopartikeli yalikokotolewa kwa Mlinganyo wa chanzo (2):

\[ \eta=\frac{C_{\mathrm{AgNPs}}}{C_0}\times100\% \tag{2} \]

η inaonyesha mavuno ya usanisi kwa asilimia, C_AgNPs inaonyesha mkusanyiko wa fedha uliobainishwa baada ya kuyeyusha nanopartikeli zilizopatikana, katika mmol L⁻¹ , na C₀ inaonyesha mkusanyiko wa awali wa Ag(I). Chanzo kilitumia thamani C₀ = 0,83 mmol L⁻¹.

Uwiano huu unaonyesha kwa asilimia ni kiasi gani cha fedha ya awali kinapatikana katika sehemu ya nanopartikeli iliyopatikana. Ikiwa numerator ni sawa na mkusanyiko wa awali, η huwa %100; ikiwa ni ndogo, mavuno huwa chini ya %100.

Tathmini ya voltametri ilitolewa kwa marudio matatu, na tathmini ya ICP-OES kwa marudio mawili; kiwango cha kujiamini katika jedwali la chanzo kimeonyeshwa kama p = 0,95. Alama ya p hapa haipaswi kufasiriwa kama p-value ya kawaida ya jaribio la nadharia; jedwali limetolewa katika muktadha wa uwezekano wa kujiamini.

ICP-OES ilitumika kwa nini?

Inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) ilitumika kubainisha jumla ya fedha katika kiasi cha AgNP kilichopatikana kwa uchambuzi huru wa elementi. Kwa spektromita ya Optima 2100, uchunguzi wa axial ulifanywa katika urefu wa wimbi wa 328,068 nm na 338,289 nm.

AgNP zilizooshwa na kukaushwa ziliyeyushwa katika HNO₃ iliyokolea, myeyusho ukapunguzwa hadi ujazo wa mwisho wa 25 mL na maudhui ya fedha yakapimwa. Voltametri na ICP-OES kutoa mwelekeo uleule wa jumla wa AOA–mavuno kuliwezesha tathmini ya mavuno ya usanisi kuungwa mkono na mikabala miwili tofauti ya uchanganuzi.

EDX, SAED na XRD zilionyesha nini?

Katika spectra za EDX, ishara kali ya Ag karibu na 3 keV ilithibitisha fedha katika nanopartikeli. Ishara za O na S zilihusishwa na ganda la kikaboni la fitokemikali. Chanzo pia kinaripoti ishara za Si na Cl; Na iliyoonekana katika sampuli za usanisi wa alkali inahusishwa na matumizi ya NaOH. Ishara ya Cu inatokana na gridi ya shaba iliyotumika kuweka sampuli ya TEM.

Katika mifumo ya SAED, pete zinazolingana na ndege za kioo (111), (200), (220), (311) na (222) zilionekana. Vipimo vya XRD pia vilionyesha vilele vya diffraction vinavyolingana na ndege hizohizo na kuunga mkono muundo wa kioo wa kioo cha face-centered cubic (fcc) wa AgNP zilizosanisiwa.

Uchambuzi wa XRD ulifanywa kwa kifaa cha Bruker D8 Advance kwa mionzi ya Cu Kα. Chanzo kinaripoti masafa ya 2θ = 35–85° , voltage ya bomba 40 kV , mkondo 40 mA , upana wa hatua 0,025° na muda wa ukusanyaji data wa takriban 1 s katika kila hatua. Utambuzi wa awamu ulifanywa kwa DiffracPlus EVA v5.1 na hifadhidata ya ICDD PDF2; parameta ya kimiani ya kioo na ukubwa wa AgNP vilitathminiwa kwa mbinu ya Rietveld ndani ya Topas v4.2.

FTIR ilionyesha nini kuhusu ganda la kikaboni la nanopartikeli?

Uchambuzi wa FTIR ulitumika kuchunguza ni vikundi gani vya utendaji katika ekstrakti ya mimea vinaweza kuhusishwa na uundaji wa AgNP na kufunikwa kwa uso. Spectra zilirekodiwa kwa kifaa cha Nicolet iS10, baada ya sampuli kukaushwa kwenye sahani ya CaF₂ katika 50 °C, katika masafa ya 4000–900 cm⁻¹ kwa hali ya upitishaji.

Katika ekstrakti za mimea, bendi pana karibu na 3330–3350 cm⁻¹ zilihusishwa na vikundi vya hidroksili (-OH); bendi za 2918–2925 cm⁻¹ zilihusishwa na vikundi vya alifati -CH₂-/-CH₃ ; bendi karibu na 1611 na 1445 cm⁻¹ zilihusishwa na miundo ya amino/aromatic C=C; na bendi ya 1046–1051 cm⁻¹ ilihusishwa na mvutano wa C-O katika alkoholi za msingi na esta.

Katika ekstrakti za strawberry na sea buckthorn, bendi ya carbonyl ya 1718 cm⁻¹ iliripotiwa; katika honeysuckle na strawberry mtetemo wa pete ya aromatic karibu na 1515–1516 cm⁻¹ uliripotiwa. Kuhama kwa bendi na kupungua kwa nguvu zake baada ya uundaji wa AgNP kulihusishwa na chanzo na adsorption ya vitu vya antioxidant kwenye uso wa nanopartikeli na uundaji wa ganda la fitokemikali linalotuliza.

Katika sampuli zilizosanisiwa katika mazingira ya alkali, kuonekana wazi kwa jozi ya bendi karibu na 1396 cm⁻¹ na 1591 cm⁻¹ zinazohusishwa na vikundi vya carboxylate vilivyodeprotoni, kulitafsiriwa na chanzo kuwa kunaunga mkono muundo wa ganda unaofungamana kwa nguvu zaidi na uso wa fedha.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Mbinu kuu za uchanganuzi zilizotumika

Mfumo wa elektrodi wa elektrochemia

Majaribio ya voltametri yalifanywa kwa potentiostat/galvanostat ya μAutolab Type III na seli ya elektrodi tatu. Elektrodi ya Ag/AgCl/KCl (3,5 mol L⁻¹ ) ilitumika kama rejea, na fimbo ya kaboni kama elektrodi saidizi. Elektrodi ya kazi ilikuwa elektrodi ya kaboni yenye mwonekano wa kioo (GCE) ya kipenyo cha 2 mm.

Wakati wa kuandaa elektrodi iliyorekebishwa, 5 μL ya myeyusho wa AgNP ya myeyusho wa AgNP ilidondoshwa kwenye uso wa kazi wa GCE na kukaushwa hewani. Eneo la uso la elektroactive lilibainishwa kutokana na data ya chronoamperometri iliyorekodiwa katika 0,1 mol L⁻¹ KCl kwa kutumia 1 mmol L⁻¹ K₄[Fe(CN)₆ ] katika potential ya kazi ya 0,85 V kwa mkabala wa Cottrell. Kwa kuwa chanzo hakikuandika mlinganyo wa Cottrell kama mlinganyo wenye namba katika makala hii, hakuna mlinganyo wa nje ya chanzo ulioongezwa hapa.

EIS ilipima nini?

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) ilitathmini urahisi au ugumu wa uhamishaji wa elektroni katika kiolesura cha elektrodi/myeyusho. Vipimo vilifanywa katika 0,1 mol L⁻¹ KCl kwa kutumia 5 mmol L⁻¹ K₃[Fe(CN)₆ ] katika potential ya kazi ya 0,25 V , amplitude ya AC ya 10 mV na masafa ya frequency ya 0,01 Hz–10 kHz.

Kipenyo cha nusu-duara cha masafa ya juu katika mchoro wa Nyquist kinahusishwa hasa na upinzani wa uhamishaji elektroni R_et. Kupungua kwa nusu-duara kunaonyesha uhamishaji wa elektroni unaotokea kwa upinzani mdogo.

Ikilinganishwa na GCE tupu, upinzani wa uhamishaji elektroni uliripotiwa kupungua kwa takriban mara 1,7–2,4 katika elektrodi zilizorekebishwa na AgNP za pH 6, na kwa mara 5,4–14,4 katika elektrodi zilizorekebishwa na AgNP za pH 11. R_et ya chini zaidi ilionekana katika elektrodi ya AgNP iliyoandaliwa kwa ekstrakti ya sea buckthorn yenye AOA ya juu katika pH 11.

Kiwango thabiti cha kasi ya uhamishaji elektroni heterojeni kilikokotolewaje?

Mlinganyo wa chanzo (3):

\[ k_{et}=\frac{RT}{F^2n^2R_{et}Ac} \tag{3} \]

Hapa:

• k_et: kiwango thabiti cha kasi ya uhamishaji elektroni heterojeni, cm s⁻¹,
• R: konstanti ya gesi ya ulimwengu wote, 8,314 J mol⁻¹ K⁻¹,
• T: halijoto, 298 K,
• F: konstanti ya Faraday, 96.485 C mol⁻¹,
• n: idadi ya elektroni,
• R_et: upinzani wa uhamishaji elektroni,
• A: eneo la elektrodi lenye shughuli za kielektroni, cm²,
• c: mkusanyiko wa K₃[Fe(CN)₆] katika kipimo cha EIS, mol cm⁻³.

Katika muundo wa kihesabu wa mlinganyo, R_et iko katika denominator; kwa hiyo, vigezo vingine vikibaki sawa, kupungua kwa upinzani wa uhamishaji huongeza k_et. Mwelekeo huu pia unaonekana katika jedwali la majaribio: kwa GCE tupu, 4,8 × 10⁻⁶ cm s⁻¹ ilikuwa k_et; katika elektrodi zilizorekebishwa na AgNP za pH 11, thamani hii huongezeka kutoka 1,4 × 10⁻⁵ hadi 2,6 × 10⁻⁵ cm s⁻¹.

Chanzo kinaripoti ongezeko la takriban mara 1,5–1,6 katika kiwango thabiti cha kasi kwa mfululizo wa AgNP wa pH 6 ikilinganishwa na GCE tupu, na takriban mara 2,9–5,4 katika mfululizo wa pH 11.

Kutokuwiana kwa maelezo ya EIS ndani ya chanzo

Katika mjadala wa EIS, chanzo katika sehemu moja kinasema kwamba “kupungua kwa kipenyo na idadi ya AgNP” huongeza uwiano wa eneo la uso/kiasi. Hata hivyo, sehemu za UV–Vis na TEM za makala hiyo hiyo zinaripoti kwamba kuongezeka kwa pH huleta nyingi zaidi na ndogo zaidi nanopartikeli; aya inayofuata ya EIS pia inasema wazi kwamba mkusanyiko wa AgNP kwenye uso wa elektrodi huongezeka kadiri pH/AOA inavyoongezeka.

Kwa hiyo, maandishi ya Verianla hayarekebishi kimya sentensi hiyo kana kwamba haipo katika chanzo. Uchunguzi tofauti unaolingana na majaribio ya moja kwa moja umehifadhiwa kama ifuatavyo: kipenyo cha chembe hupungua; kiasi cha uundaji/mkusanyiko wa uso huongezeka; upinzani wa uhamishaji elektroni hupungua; k_et huongezeka. Hakuna maana mpya ya kimakanika iliyoongezwa kwa usemi “kupungua kwa idadi ya chembe”.

Jaribio la Brilliant Blue FCF

Brilliant Blue FCF (BB), mojawapo ya analyte za mfano, ilichunguzwa katika buffer ya fosfati ya pH 7 kwa mkusanyiko wa 10 μmol L⁻¹ . Ishara ya takriban 0,95 V kwenye GCE tupu ni dhaifu.

Wakati AgNP zilizosanisiwa kwa ekstrakti ya sea buckthorn zilitumika, ishara ya BB iliongezeka kwa takriban mara 1,5 kwenye pH 6 AgNP/GCE na takriban mara 3,3 kwenye pH 11 AgNP/GCE ikilinganishwa na GCE tupu.

Jaribio la carbofuran

Carbofuran ilichunguzwa kwa mkusanyiko wa 22 μmol L⁻¹ katika buffer ya fosfati ya pH 7. Ishara dhaifu ya oxidation iliyoainishwa vibaya ilionekana karibu na 0,6 V kwenye GCE tupu.

Katika GCE iliyorekebishwa na AgNP za pH 6, mkondo wa oxidation uliongezeka kwa takriban mara 1,8 na potential ya kilele ikahama kwa 20 mV kuelekea cathodic. Katika pH 11 AgNP/GCE, mkondo uliongezeka kwa takriban mara 3,3 ikilinganishwa na GCE tupu, huku potential ya kilele cha oxidation ikihama kwa takriban 40 mV kwenda thamani ya chini zaidi.

Uwezekano wa mmenyuko wa oxidation kutokea katika potential ndogo inayotumika unaweza kufasiriwa kama kupungua kwa overpotential inayohitajika katika mchakato wa elektrodi. Hata hivyo, jaribio hili pekee halibainishi utendaji kamili wa sensor, uteuzi wake au usahihi wa uchanganuzi katika sampuli halisi.

Jaribio la tryptophan

Tryptophan ilitathminiwa kwa mkusanyiko wa 10 μmol L⁻¹ katika buffer ya fosfati ya pH 7. Wimbi dhaifu la oxidation lilionekana kwenye GCE tupu; mkondo wa oxidation uliongezeka katika elektrodi zilizorekebishwa na AgNP. Ishara kubwa zaidi ya tryptophan ilionekana katika elektrodi iliyorekebishwa na AgNP zilizosanisiwa katika pH 11.

Ingawa chanzo kinatoa viwango maalumu vya ongezeko kwa BB na carbofuran, hakiripoti thamani mahususi ya ongezeko kwa mara kwa tryptophan kwa namna hiyo hiyo. Kwa hiyo, maandishi ya Verianla hayazalishi uwiano usiotokana na chanzo kwa tryptophan.

Hitimisho zinazoungwa mkono na utafiti

• Katika ekstrakti zilizochunguzwa, AOA iliongezeka kutoka gooseberry kuelekea sea buckthorn.
• Katika hali ya pH 3, bendi ya UV–Vis SPR maalumu kwa uundaji wa AgNP haikuonekana.
• Usanisi wa AgNP ulitokea katika hali za pH 6 na pH 11.
• Kwa ujumla, kipenyo wastani cha AgNP kilipungua kadiri pH na AOA zilivyoongezeka.
• Katika pH 11, usambazaji wa ukubwa ulikuwa mwembamba zaidi na PI ilikuwa chini kuliko pH 6.
• Kwa ujumla, mavuno ya usanisi wa AgNP yaliongezeka pamoja na kuongezeka kwa AOA.
• Matokeo ya SAED na XRD yaliunga mkono muundo wa kioo wa fcc wa AgNP zilizofitosanisiwa.
• FTIR ilionyesha mabadiliko ya bendi yanayounga mkono ushiriki wa vipengele vya ekstrakti ya mimea katika ganda la fitokemikali kwenye uso wa AgNP.
• Katika elektrodi za GCE zilizorekebishwa na AgNP, upinzani wa uhamishaji elektroni ulipungua ikilinganishwa na GCE tupu.
• Baadhi ya tabia bora zaidi za uhamishaji elektroni zilionekana katika AgNP zilizoandaliwa katika pH 11 na hali ya AOA ya juu.
• Kwa analyte za mfano BB, carbofuran na tryptophan, urekebishaji wa elektrodi kwa AgNP uliongeza ishara ya oxidation.

Hitimisho ambazo utafiti hauungi mkono

Utafiti huu hauonyeshi kwamba ekstrakti yoyote ya mimea ina ufanisi wa kliniki. Ufanisi wa AgNP dhidi ya bakteria, saratani au katika matibabu ya binadamu haujajaribiwa kimajaribio katika utafiti huu; hayo ni muktadha wa fasihi katika sehemu ya utangulizi.

Utafiti hauweki ujanibishaji usio na kikomo kwamba “kadiri pH inavyokuwa juu, ndivyo AgNP bora zaidi huzalishwa kwa kila mmea na katika kila hali”. Hali kuu za majaribio zimewekewa mipaka na ekstrakti maalumu, mkusanyiko wa AgNO₃ , halijoto, muda na thamani za pH.

Utafiti haufanyi uthibitishaji kamili wa sensor ya uchanganuzi. Majaribio ya Brilliant Blue FCF, carbofuran na tryptophan yanaonyesha uwezo wa urekebishaji wa elektrodi; hata hivyo, vipimo vyote vya utendaji wa sensor kama kikomo cha ugunduzi, kikomo cha uamuzi, modeli pana ya calibration, utafiti wa interference/uteuzi, urejeshaji wa sampuli halisi na uthabiti wa kifaa wa muda mrefu havijaripotiwa.

Mkabala wa usanisi “wa kijani” unatathminiwa katika muktadha wa faida ya kuepuka mawakala wa kawaida wenye sumu wa kupunguza kwa kutumia ekstrakti ya mimea kama chanzo cha upunguzaji/utulizaji. Hata hivyo, utafiti haufanyi uchambuzi mpana wa mzunguko wa maisha, nyayo ya kaboni au ulinganisho wa athari za kimazingira za viwandani.

Mipaka mikuu ya kimbinu ya utafiti

Aina nne za mimea zilichunguzwa; matokeo hayawezi kuhamishwa moja kwa moja kwa ekstrakti zote za mimea. Muundo wa kina wa molekuli wa ekstrakti haukubainishwa kwa kiasi kwa kila kiwanja; AOA ilitumika kama kiashiria cha kiwango cha juu kinachowakilisha uwezo wa jumla wa redox wa misombo.

Nyenzo ya ziada ina taarifa za muundo wa fitokemikali zilizokusanywa kutoka tafiti tofauti za fasihi; waandishi wanasisitiza kwamba thamani hizi haziwezi kuchukuliwa kuwa uchambuzi wa moja kwa moja wa kemikali wa ekstrakti halisi zilizotumika katika jaribio hili, kwa sababu mbinu za uchimbaji hutofautiana kati ya tafiti.

Ulinganisho mkuu wa kiasi wa pH umejikita katika pH 6 na 11. pH 3 ilitumika kama ulinganisho wa asidi unaoonyesha kuzuiwa kwa uundaji wa AgNP; hakukufanywa uchunguzi mpana na endelevu wa pH.

Ingawa usambazaji wa ukubwa wa TEM ulitathminiwa kwa idadi kubwa ya chembe, idadi ya chembe zilizohesabiwa katika vikundi vya pH 6 na pH 11 si sawa. Matokeo yanapaswa kufasiriwa ndani ya muundo huu wa sampuli uliotolewa na chanzo.

Matokeo ya elektrochemia yamewekewa mipaka na mfumo wa GCE wa maabara na analyte za mfano zilizobainishwa. Kwa hiyo, hayapaswi kufasiriwa moja kwa moja kama utendaji wa sensor wa uwanjani au mafanikio ya kifaa cha kibiashara.

Kiini cha kisayansi cha utafiti

Mchango muhimu zaidi wa utafiti si kutafuta “mmea bora” mmoja, bali kushughulikia kwa pamoja vigezo viwili vya udhibiti vya usanisi wa AgNP kwa ekstrakti ya mimea: AOA inayowakilisha uwezo wa jumla wa kupunguza wa ekstrakti na pH ya mazingira inayoathiri hali ya ionization ya fitokemikali.

Picha ya pamoja ya majaribio ni hii: pH ya chini huzuia mchakato wa upunguzaji; mazingira karibu na neutral huruhusu uundaji wa AgNP; na mazingira ya alkali, kwa ekstrakti hizi nne, yanahusishwa na nucleation yenye nguvu zaidi, uundaji mkubwa zaidi wa nanopartikeli na ukubwa mdogo wa wastani. Kuongezeka kwa AOA pia huimarisha mwelekeo huo huo.

Mabadiliko haya katika ukubwa na kiasi cha uundaji pia yanaonekana katika matokeo ya macho na elektrochemia. Nanopartikeli katika hali za AOA na pH za juu zilionyesha bendi ya SPR yenye nguvu zaidi na iliyohama kuelekea bluu katika UV–Vis, kipenyo kidogo katika TEM, upinzani mdogo wa uhamishaji elektroni katika EIS, na ishara kubwa zaidi za electrooxidation katika analyte za mfano.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Kichwa asilia: Effect of pH and Antioxidant Activity of Plant Extracts on Green Synthesis of Silver Nanoparticles

Waandishi: Ekaterina I. Khamzina; Viktoria K. Tamoshenko; Maria A. Bukharinova; Arkadiy Yu. Zhilyakov; Veronika Yu. Kolotygina; Danil A. Danilov; Natalia Yu. Stozhko.

Mpangilio wa waandishi: Mpangilio wa chanzo umehifadhiwa kama ulivyo.

Mchango sawa: Chanzo hakina taarifa ya uandishi wa kwanza wa pamoja au mchango sawa.

Mwandishi wa mawasiliano: Natalia Yu. Stozhko.

Taasisi 1: Department of Physics and Chemistry, Ural State University of Economics, 8 Marta St., 62, 620144 Yekaterinburg, Russia.

Taasisi 2: Laboratory of Heat-Resistant and Corrosion-Resistant Alloys Based on Nickel and Iron, Ural Federal University, Mira St., 19, 620002 Yekaterinburg, Russia.

Taasisi 3: Institute of Physics and Technology, Ural Federal University, Mira St., 19, 620002 Yekaterinburg, Russia.

Jarida: Chemistry.

Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.

Juzuu / toleo / nambari ya makala: 8 / 11 / 151.

DOI: 10.3390/chemistry8110151.

Tarehe ya kupokelewa: 10 Septemba 2026.

Tarehe ya marekebisho: 19 Oktoba 2026.

Tarehe ya kukubaliwa: 26 Oktoba 2026.

Tarehe ya kuchapishwa: 30 Oktoba 2026.

Aina ya chanzo: Makala asilia ya utafiti wa majaribio.

Hali ya mapitio ya rika: Ni makala ya jarida iliyochapishwa na kupitia mapitio ya rika. Chemistry huchapishwa na MDPI kama jarida la kimataifa la ufikiaji wazi linalopitia mapitio ya rika.

Hali ya preprint: Chanzo kilichochunguzwa hakitaji rekodi tofauti ya preprint kwa utafiti huu. Maandishi haya ya Verianla yanategemea toleo la jarida lililochapishwa.

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY). © 2026 waandishi; Licensee MDPI, Basel, Switzerland.

Kiungo rasmi cha makala: https://www.mdpi.com/2624-8549/8/11/151

Kiungo cha DOI: https://doi.org/10.3390/chemistry8110151

Nyenzo ya ziada: Supplementary Material ina Table S1. Jedwali hili linakusanya data za fasihi kuhusu fitokemikali kuu katika ekstrakti za majani/berry za gooseberry, honeysuckle, strawberry na sea buckthorn. Chanzo kinasisitiza kwamba data hizi za fasihi hazithibitishi moja kwa moja muundo wa ekstrakti halisi zilizotumika katika jaribio.

Ufadhili: Utafiti uliungwa mkono na Russian Science Foundation na Government of Sverdlovskaya Oblast chini ya ruzuku namba 26-23-20095.

Upatikanaji wa data: Waandishi wanaeleza kwamba michango asilia imo katika makala na Nyenzo ya Ziada; maswali ya ziada yanaweza kuelekezwa kwa mwandishi/waandishi wa mawasiliano.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wametangaza kutokuwa na mgongano wa maslahi.

Michango ya waandishi: Uundaji wa dhana: Natalia Yu. Stozhko na Ekaterina I. Khamzina. Mbinu: Ekaterina I. Khamzina, Maria A. Bukharinova na Natalia Yu. Stozhko. Uthibitishaji: Maria A. Bukharinova, Ekaterina I. Khamzina na Natalia Yu. Stozhko. Utafiti na usimamizi wa data: Viktoria K. Tamoshenko, Veronika Yu. Kolotygina, Arkadiy Yu. Zhilyakov na Danil A. Danilov. Rasimu ya kwanza: Viktoria K. Tamoshenko, Veronika Yu. Kolotygina, Arkadiy Yu. Zhilyakov na Danil A. Danilov. Mapitio/uhariri: Maria A. Bukharinova na Natalia Yu. Stozhko. Usimamizi: Natalia Yu. Stozhko.

Kikomo kikuu cha tafsiri ya kimbinu: Utafiti ni jaribio la maabara lililodhibitiwa lililofanywa kwa ekstrakti nne maalumu za majani, mkusanyiko maalumu wa AgNO₃, halijoto, muda na hali za pH. Matokeo hayapaswi kuhamishwa moja kwa moja kwa aina zote za mimea au hali zote za usanisi.

Kikomo cha matumizi ya elektrochemia: Majaribio ya Brilliant Blue FCF, carbofuran na tryptophan yanaonyesha uwezo wa AgNP kama kirekebishaji cha elektrodi; utafiti hautoi sensor ya uwanjani/kibiashara iliyothibitishwa kikamilifu.

Dokezo la usemi ndani ya chanzo: Ingawa sentensi moja katika mjadala wa EIS inataja “kupungua kwa idadi” ya chembe, matokeo ya UV–Vis/TEM ya utafiti na maandishi yanayofuata ya EIS yanaripoti ongezeko la kiasi cha nanopartikeli/mkusanyiko wa uso kwa pH/AOA ya juu. Verianla haikurekebisha kimya tofauti hii ya usemi wa eneo hilo; imewasilisha mielekeo ya moja kwa moja ya majaribio kila moja kivyake.