《Micron》:Green Synthesis of Zinc Oxide Nanoparticles Using
Piper betle Leaf Methanol Extract: Larvicidal, Pupicidal, and Smoke Toxicity Activities against
Aedes aegypti and Impact on Goldfish Predation Efficiency
编辑推荐:
•成功实现了利用Piper betle叶提取物进行ZnO纳米粒子的绿色合成。•420?nm处的UV–Vis吸收峰证实了稳定ZnO纳米粒子的形成。•FTIR分析揭示了参与还原和稳定的官能团。•SEM显示棒状ZnO纳米粒子(1–5?nm),分布均匀。•ZnO纳米粒子表现出比粗制植
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成功实现了利用Piper betle叶提取物进行ZnO纳米粒子的绿色合成。
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420?nm处的UV–Vis吸收峰证实了稳定ZnO纳米粒子的形成。
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FTIR分析揭示了参与还原和稳定的官能团。
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SEM显示棒状ZnO纳米粒子(1–5?nm),分布均匀。
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ZnO纳米粒子表现出比粗制植物提取物更强的杀幼虫活性。
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对埃及伊蚊的幼虫和蛹观察到强烈的剂量依赖性死亡率。
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Carassius auratus表现出高效的捕食效率,支持生物防治。
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研究表明环保型ZnO纳米粒子是有效的媒介控制工具。
引言
蚊媒传播疾病(MBDs)仍然是全球重大公共卫生问题,尤其是在热带和亚热带地区,这些疾病对发病率和死亡率贡献显著(Naik等人,2023)。如Anopheles(按蚊)、Culex(库蚊)和Aedes(伊蚊)等蚊属是传播多种影响人类和动物病原体的媒介。在已识别的约3,500种蚊子中,仅有2.5–9.3%负责疾病传播,其中近76%属于上述蚊属(Zhang等人,2024)。气候因素,包括气温升高和降水模式变化,通过增强蚊虫繁殖、加速病原体复制和扩大媒介栖息地,进一步加剧了蚊媒疾病的传播,尤其是在城市生态系统中。例如,仅在2020年,疟疾在全球范围内就导致了约2.41亿例病例和62.7万例死亡(WHO 2022)。
合成杀虫剂长期以来一直是蚊控的主要策略,尤其是通过杀虫剂处理蚊帐和室内残留喷洒。然而,其长期且无差别的应用导致了广泛杀虫剂抗性的出现,严重削弱了其有效性。2010年至2019年间,在82个疟疾流行国家中有28个国家报告了对所有四大类杀虫剂的抗性,而73个国家对至少一类杀虫剂表现出抗性(Moyes等人,2017;WHO 2018, n.d.)。螨虫Blomia tropicalis是热带和亚热带地区的主要过敏原来源(Zhou等人,2026)。这种日益增长的抗性使得开发替代性、可持续和环保的媒介控制策略变得势在必行。
近年来,绿色纳米技术作为一种有前途的蚊虫管理方法应运而生。金属纳米材料因其独特的物理和化学性质而引起了广泛关注,在传感、催化和能源等领域具有广阔的应用前景(Wu等人,2026)。该策略涉及使用植物来源的生物活性化合物作为纳米粒子合成中的还原剂和稳定剂。生物碱、黄酮类、酚类化合物和萜类等植物化学物在纳米粒子的形成和稳定中发挥着关键作用。植物介导的纳米粒子已显示出增强的杀幼虫、杀蛹和杀成虫活性,同时具有改善的稳定性、生物利用度和靶标特异性(Malay K. Das, 2026;Nawarathne和Dharmarathne, 2024;Onen等人, 2023)。此外,虫害侵袭严重破坏作物产量,但化学杀虫剂带来环境和健康风险。环保型生物杀虫剂提供了一种解决方案,但受限于生物活性化合物的发现(Suo等人, 2026)。植物化学物与纳米粒子之间的协同作用增强了杀虫效力,同时降低了环境毒性和抗性发展的可能性。
在药用植物中,P. betle L.(胡椒科),俗称"印度的绿色黄金",因其丰富的植物化学物组成和治疗特性而引起了广泛关注。该植物广泛种植于热带亚洲,并被广泛应用于阿育吠陀和中医药等传统医学体系。其叶片含有包括生物碱、黄酮类、单宁、糖苷和萜类在内的生物活性化合物,具有强抗氧化、抗菌和化学预防特性(Biswas等人,2022)。
ZnO纳米粒子由于其独特的物理化学特性,包括高比表面积、增强的反应活性和强抗菌活性,在生物医学和环境应用中获得了重要地位。ZnO是一种宽带隙半导体(3.37?eV),具有高激子结合能,这赋予了其优良的光学和电子特性。这些纳米粒子主要通过活性氧(ROS)的产生和细胞过程的抑制发挥抗菌和抗炎作用(Jones等人,2008;Sirelkhatim等人,2015)。
利用植物提取物进行ZnO纳米粒子的绿色合成,作为传统方法的一种成本效益高且环境可持续的替代方案,已逐渐引起广泛关注。植物提取物中的植物化学物促进了金属离子的还原和纳米粒子的稳定,增强了其生物相容性和功能效率。在此背景下,P. betle提取物因其丰富的生物活性组成,可影响纳米粒子的大小、形态和稳定性,而成为一种理想的候选材料。因此,本研究专注于利用P. betle叶提取物进行ZnO纳米粒子的绿色合成,并评估其作为环保可持续替代方案在蚊虫媒介控制中的潜在应用。
章节摘要
植物材料采集与制备
新鲜健康的P. betle(L.)叶片采集自印度泰米尔纳德邦哥印拜陀的一个种植基地。叶片经自来水和水蒸馏水清洗,在室温(25 ± 2°C)下阴凉干燥14天,然后用机械研磨机研磨成细粉。粉末经60目筛网筛选,避光密封保存至提取。
植物提取物的制备
50克P. betle叶细粉置于索氏提取器的套筒中,进行处理
紫外-可见光谱分析
利用P. betle叶提取物制备ZnO纳米粒子的过程首先通过肉眼观察得到确认,随后通过紫外-可见光谱分析得到进一步证实。将叶提取物加入锌前驱体溶液后,溶液颜色从白色逐渐转变为棕色,标志着Zn2?离子的还原和ZnO纳米粒子的合成。颜色变化通常与纳米粒子的形成有关,源于光学特性的变化,这是由于
结论
本研究成功利用绿色方法,使用P. betle叶提取物合成了ZnO纳米粒子,并通过UV–Vis、FTIR、SEM和EDX分析验证了其形成。合成的ZnO纳米粒子在针对A. aegypti的杀幼虫和杀蛹效果方面优于纯植物提取物,凸显了其作为高效蚊虫控制剂的潜力。P. betle基蚊香组合物表现出显著的杀成虫效果,而捕食实验
作者贡献
Agalya Selvasubramani:概念设计、实验实施、数据分析及初稿撰写。Pavithra Krishnasamy:研究方法与数据收集。Karthik Madeshwaran:验证与稿件修订。Priyadharshini Kasthuri Marthandam:数据收集、数据分析、数据解释、稿件撰写。
未引用的参考文献
(ADEBAYO-TAYO等人, 2020; Chandra等人, 2008; Malay, 2026; Mohanasundaram和Saral, 2025; P. D.等人, 2023; WHO, 2005; WHO, 2018; WHO, 2022)
CRediT作者贡献声明
Karthik Madeshwaran:撰写——审阅与编辑。Agalya Selvasubramani:研究方法、数据整理、概念设计。Priyadharshini Kasthuri Marthandam:调查研究。krishnasamy Pavithra:研究方法、形式分析、数据整理。
利益冲突声明
作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系,这些因素可能影响本文所报道的工作。
Agalya Selvasubramani|Pavithra Krishnasamy|Karthik Madeshwaran|Priyadharshini Kasthuri Marthandam