ХІМІЯ, ФІЗИКА ТА ТЕХНОЛОГІЯ ПОВЕРХНІ

ISSN 2518-1238 (Online), ISSN 2079-1704 (Print)

Метою дослідження було вивчення складу та антиоксидантних/відновлювальних властивостей екстракту з листя Vitex cannabifolia і характеризація екстракту як можливого активного агента для зеленого синтезу наночастинок оксиду церію (CeO₂-НЧ). Метою роботи також було одержання CeO₂-НЧ і дослідження розмірів, текстури та морфології синтезованих наночастинок. Антиоксидантні/відновлювальні властивості екстракту з листя Vitex cannabifolia було досліджено за допомогою методу Фоліна-Чокальтеу та 2,2-дифеніл-1-пікрилгідразилу (ДФПГ)-тесту, склад екстракту вивчено з використанням методу лазерної десорбційної/іонізаційної часопрольотної мас-спектрометрії. Знайдено, що екстракт має дуже високі актиоксидантні/відновлювальні властивості, демонструючи швидке відновлення радикалів ДФПГ навіть при 100-кратному розведенні. Основними компонентами екстракту були фенольні кислоти, флавоноїди та терпени; як добре відомо, ці сполуки є активними відновлювальними та/або стабілізуючими агентами в зеленому синтезі різних наночастинок. З використанням екстракту було одержано CeO₂-НЧ; процедура синтезу складалася з відновлення амонію церію(IV) нітрату компонентами екстракту та наступного відпалу осаду при 600 °C на повітрі. Синтезовані частинки було охарактеризовано методами скануючої електронної мікроскопії, ширококутового рентгенівського розсіювання та адсорбції азоту. Згідно даних електронної мікроскопії та рентгенофазового аналізу, CeO₂-НЧ мали кристалічну структуру, сферичну форму і достатньо однорідний розподіл за розмірами; за даними експерименту по адсорбції азоту, питома поверхня наночастинок складала близько 30 м² на 1 г. Середній розмір кристалітів, визначений з даних щодо уширення рентгенівських ліній, становив ~17 нм, середній діаметр частинок, визначений з даних щодо площі їхньої поверхні, не перевищував ~30 нм. Таким чином, можна зробити висновок, що синтезовані частинки мають достатньо маленькі розміри і є придатними для використання в біології та медицині, а екстракт Vitex cannabifolia є ефективним реагентом для зеленого синтезу наночастинок оксиду церію.

1. Singh K.R.B., Nayak V., Sarkar T., Singh R.P. Cerium oxide nanoparticles: properties, biosynthesis and biomedical application. RSC Adv. 2020. 10(45): 27194. https://doi.org/10.1039/D0RA04736H

2. Gagnon J., Fromm K.M. Toxicity and protective effects of cerium oxide nanoparticles (nanoceria) depending on their preparation method, particle size, cell type, and exposure route. Eur. J. Inorg. Chem. 2015. 2015(27): 4510. https://doi.org/10.1002/ejic.201500643

3. Rajeshkumar S., Naik P. Synthesis and biomedical applications of cerium oxide nanoparticles-a review. Biotechnol. Rep. 2018. 17: 1. https://doi.org/10.1016/j.btre.2017.11.008

4. Boutard T., Rousseau B., Couteau C., Tomasoni C., Simonnard C., Jacquot C., Coiffard L.J.M., Konstantinov K., Devers T., Roussakis C. Comparison of photoprotection efficiency and antiproliferative activity of ZnO commercial sunscreens and CeO₂. Mater Lett. 2013. 108: 13. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2013.06.085

5. Charbgoo F., Ahmad M.B., Darroudi M. Cerium oxide nanoparticles: green synthesis and biological applications. Int. J. Nanomedicine. 2017. 12: 1401. https://doi.org/10.2147/IJN.S124855

6. Arumugam A., Karthikeyan C., Haja Hameed A.S., Gopinath K., Gowri S., Karthika V. Synthesis of cerium oxide nanoparticles using Gloriosa superba L. leaf extract and their structural, optical and antibacterial properties. Mater. Sci. Eng. C. 2015. 49: 408. https://doi.org/10.1016/j.msec.2015.01.042

7. Kannan S.K., Sundrarajan M. A green approach for the synthesis of a cerium oxide nanoparticle: characterization and antibacterial activity. Int. J. Nanosci. 2014. 13(3): 1450018. https://doi.org/10.1142/S0219581X14500185

8. Kumar A., Das S., Munusamy P., Self W., Baer D.R., Sayle D.C., Seal S. Behavior of nanoceria in biologically-relevant environments. Environ. Sci. Nano. 2014. 1(6): 516. https://doi.org/10.1039/C4EN00052H

9. Komarova M.N., Nikolaeva L.A., Regir V.G. Phytochemical analysis of medicinal plants: guidelines for laboratory studies. (Saint-Petersburg: State Chem.-Pharmaceut. Acad., 1998). [in Russian].

10. Alonso A.M., Domianguez C., Guillean D., Barroso C.G. Determination of antioxidant power of red and white wines by a new electrochemical method and its correlation with polyphenolic content. J. Agric. Food Chem. 2002. 50(11): 3112. https://doi.org/10.1021/jf0116101

11. Stavinskaya O.M., Kuzema P.O., Laguta I.V., Pakhlov E.M., Kazakova O.O. Chernyavskaya T.V. Interaction of ascorbic acid with hydrophilic-hydrophobic silicas. Ann. Univ. Mariae Curie-Sklodowska. Chemia. 2007. 62: 124.

12. State enterprise "Scientific and Expert Pharmacopoeial Center". State Pharmacopoeia of Ukraine. 1st ed., suppl. 1. (Kharkiv: RIREG, 2004). [in Ukrainian].

13. Brand-Williams W., Cuvelier M.E., Berset C. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT - Food Sci. Technol. 1995. 28(1): 25. https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5

14. Rani A., Sharma A. The genus Vitex: a review. Pharmacogn. Rev. 2013. 7(14): 188. https://doi.org/10.4103/0973-7847.120522

15. Hirobe C., Qiao Z.S., Takeya K., Itokawa H. Cytotoxic flavonoids from Vitex agnus-castus. Phytochemistry. 1997. 46(3): 521. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(97)00127-1

16. Li W.X., Cui C.B., Cai B., Wang H.Y., Yao X.S. Flavonoids from Vitex trifolia L. inhibit cell cycle progression at G2/M phase and induce apoptosis in mammalian cancer cells. J. Asian Nat. Prod. Res. 2005. 7(4): 615. https://doi.org/10.1080/10286020310001625085

17. Ahmad B., Azam S., Bashir S., Adhikari A., Choudhary M.I. Biological activities of a new compound isolated from the aerial parts of Vitex agnus castus L. Afr. J. Biotechnol. 2010. 9(53): 9063.

18. Kuruüzüm-Uz A., Güvenalp Z., Ströch K., Demirezer Ö., Zeeck A. Antioxidant potency of flavonoids from Vitex agnus-castus L. growing in Turkey. Fabad J. Pharm. Sci. 2008. 33(1): 11.

19. Tsurkan O., Nizhenkovska I., Yushchishena O., Kovalska N., Korablova O. Determination of iridoids in Vitex agnus-castus L. and Vitex cannabifolia Sieb. Farmatsevtychnyi Zhurnal. 2019. 2: 101.