산화구리 나노입자의 친환경 합성 및 리팜피신 항생제 분해 효율

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 14030(2023) 이 기사 인용

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최근 녹색 나노기술은 비용 효율성, 간단한 준비 단계, 환경친화성으로 인해 금속 나노입자 합성에 주목을 받고 있습니다. 본 연구에서는 Parthenium hysterophorus 전체 식물 수성 추출물을 환원제, 안정화제 및 캡핑제로 사용하여 산화구리 나노입자(CuO NP)를 제조했습니다. CuO NP는 UV-Vis 분광법, 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR), 분말 X선 회절(XRD), 주사 전자 현미경(SEM), 투과 전자 현미경(TEM) 및 동적 광산란(DLS)을 통해 특성화되었습니다. CuO NP의 UV-Vis 스펙트럼은 340nm에서 발생하는 표면 플라즈몬 공명 밴드를 보여주었습니다. FTIR 분석을 통해 CuO NP 표면에 2차 대사산물이 존재하는 것으로 나타났으며, 522cm-1에서 특징적인 Cu-O 스트레칭 밴드가 확인되었습니다. 주사 전자 현미경 사진과 투과 전자 현미경 사진은 CuO NP가 SEM 현미경 사진에서 얻은 평균 입자가 59.99 nm인 거의 구형임을 보여주었습니다. CuO NP의 단사정계 결정 구조는 XRD를 통해 확인되었으며, Scherrer-Debye 식을 이용하여 계산된 결정 크기는 31.58 nm인 것으로 나타났다. DLS는 CuO NP의 균일성을 나타내는 나노입자 응집의 존재를 보여주었습니다. 또한, 리팜피신 항생제에 대해 생합성된 나노입자의 분해 능력을 조사했습니다. 결과는 65℃ 온도, 50 mg 용량의 CuO NP, 10 mg/L 농도의 리팜피신 용액 및 pH 2의 리팜피신 용액에서 8분 만에 98.43%의 최적 리팜피신 분해 효율이 얻어졌다는 것을 보여주었습니다. 본 연구를 통해 Parthenium hysterophorus 수성 추출물로부터 합성된 CuO NP가 항생제로 인한 환경 오염을 개선하는데 유망하다는 결론을 내릴 수 있습니다. 이러한 관점에서 본 연구는 Parthenium hysterophorus를 이용한 CuO NP의 녹색 합성이 비용 효율적이고 친환경적이며 지속 가능한 방식으로 환경 오염을 효과적으로 해결할 수 있다고 보고합니다.

물 부족은 유네스코 2023 보고서에 따르면 약 26%(20억 명의 인구)가 안전한 식수에 대한 접근권이 부족하다는 사실이 기록되어 있기 때문에 전 세계 많은 인구에게 영향을 미치는 세계적인 문제 중 하나로 남아 있습니다1. 보고서는 또한 전 세계적으로 20~30억 명의 사람들이 물 부족을 겪고 있으며 앞으로 물 부족이 증가할 것으로 예상한다고 밝혔습니다. 전 세계 인구의 약 절반이 물 부족을 경험할 위험에 처해 있는 것으로 보고됩니다2. 아프리카 보건 어젠다 국제 회의(AHAIC2023)에서 발표된 보고서에 따르면 기후 변화로 인해 아프리카의 물 부족 문제가 악화된 것으로 나타났습니다3. 기후 변화는 육상 물 저장량에 영향을 미쳐 물 부족을 더욱 악화시키고 세계적인 물 위기를 초래합니다. 물 부족 위기 속에서 신흥 오염물질로 분류되는 항생제와 같은 활성 의약품 화합물(API)로 인한 수질 오염이 계속해서 증가하고 있습니다3,4,5. 항생제가 환경(토양 또는 지표수)으로 유입되는 경로는 폐수 처리장에서의 침투와 가정 내 배설물 배출입니다6,7,8. 이러한 항생제는 예상되는 환경 농도보다 더 높은 농도로 인해 인간과 수생태계에 해로운 영향을 미칩니다8. 환경에 항생제가 존재하면 항균 저항성이 확산되고9,10,11, 낮은 농도의 항생제는 기존의 폐수 처리장을 사용하여 제거하기 어렵습니다12. 세계보건기구(WHO)는 이러한 저항을 공중 보건 위기로 선언하고 증가하는 질병 부담을 치료하기 위한 양식을 위협했습니다13. 환경에서 항생제가 나타내는 또 다른 잠재적 피해는 식물에 흡수될 때 생리적 과정을 방해하여 생태독성 효과가 전파되는 것입니다7.