Green synthesis and evaluation of dual herb-extracted DHM-AgNPs: Antimicrobial efficacy and low ecotoxicity in agricultural and aquatic systems.
J Environ Manage · 2024 · 370:122849 · PMID 39405879 · 등급5 동물·현장 동물실험 · 환경과 생태 > 토양생물·미생물 · 식물 · 식이
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제초제와 비료의 무분별한 사용은 토양 생태계에 해로울 수 있으며, 특히 지렁이는 유해한 토양 공학자이다. 따라서 본 연구에서는 글리포세이트(제초제), 요소(비료), 그리고 환경 친화적인 이중 허브 혼합 은 나노입자(DHM-AgNPs)에 노출된 지렁이 *Eudrilus euginae*의 독성 및 조직병리학적 변화를 조사하는 것을 목표로 하였다. DHM-AgNPs는 *Alfinia officinarum*과 *Curcuma longa* 수용액 잎 추출물 혼합물에 1 mM 질산은을 사용하여 합성하였다. 배양 후 한 시간 동안 노란색에서 갈색으로의 색상 변화는 성공적인 DHM-AgNP 합성을 나타내는 유의미한 지표였다. UV-Vis 분광법을 이용한 DHM-AgNPs 특성 분석 결과, 430 nm에서 표면 플라즈몬 공명(SPR) 피크가 관찰되었다. FT-IR 분광법 및 XRD 분석 외에도 SEM, TEM, 그리고 SEM 조사가 수행되어 DHM-AgNPs를 확인하였다. XPS 분석을 통해 산화 상태와 표면 화학적 조성이 밝혀졌으며, BET를 이용하여 Ag NP의 비표면적과 다공성 정도가 측정되었다. 나아가, 요소와 글리포세이트의 다양한 농도가 *Artemia nauplii* 및 *E. euginae*에 투여되어 독성을 평가하였다. 높은 요소 농도(토양 10 g/kg)에 노출된 *E. euginae*의 폐사율은 100%였다. 대조적으로, 토양 0.5 g/kg에서는 83%의 폐사율이 관찰되었다. 글리포세이트의 경우 10 mL/kg/L 농도에서 최대 폐사율(90 ± 0.64%)이 관찰되었다. 반면, DHM-AgNPs는 글리포세이트 및 요소와 비교하여 *E. euginae*와 *A. nauplii*에 낮은 폐사율을 보였다. 수산양식 및 식품 매개 질병이 만연함에 따라, DHM-AgNPs는 병원성 *Vibrio* 관련 박테리아에 대해 100,100 μg/L에서 80%를 저해하는 유의미한 항-*Vibrio* 활성을 보여 큰 우려가 되었다. 본 연구는 DHM-AgNPs가 토양 및 환경 오염을 유발하지 않으면서 현장 수산 및 작물 재배에 친환경적인 해충 방제 및 항-*Vibrio* 활성제로 사용될 잠재력을 시사한다. 향후 연구를 통해 수산 및 농업 관행에서 DHM-AgNPs의 효능, 안전성 및 비용 효율성을 규명할 필요가 있다.ORIGINAL ABSTRACT
Uncontrolled applications of weedicide and fertilizer can harm the soil ecology, and most significantly, earthworms are hazardous soil engineers. Thus, we aimed at the toxicity and histopathological alterations in the earthworm Eudrilus euginae following exposure to glyphosate (weedicide), urea (fertilizer), and environmentally friendly dual herb-mixed silver nanoparticles (DHM-AgNPs). The DHM-AgNPs were synthesized using a blend of Alfinia officinarum and Curcuma longa aqueous leaf extracts with 1 mM silver nitrate. The color change from yellow to brown after an hour of incubation was a significant indicator of successful DHM-AgNP synthesis. Characterization of the DHM-AgNPs using UV-Vis spectra indicated a surface plasmon resonance (SPR) peak at 430 nm. In addition to FT-IR spectroscopy and XRD analysis, SEM, TEM, and SEM investigations were performed to identify the DHM-AgNPs. The XPS analysis revealed the oxidation state and surface chemical composition, and Ag NP's specific surface area and degree of porosity were measured using BET. Furthermore, different concentrations of urea and glyphosate were administered to Artemia nauplii and E. euginae to assess their toxicity. The mortality rate for E. euginae exposed to a higher urea concentration (10 g/kg of soil) was 100%. In contrast, a % mortality rate of 83% was noted at 0.5 g/kg of soil. The maximum mortality (90 ± 0.64%) was observed at a 10 mL/kg/L concentration for glyphosate. In contrast, low mortality was noted in E. euginae and A. nauplii exposed with gradient concentrations of DHM-AgNPs compared to glyphosate and urea. As aquaculture and foodborne diseases are widespread, DHM-AgNPs showed significant anti-Vibrio activity against pathogenic Vibrio-related bacteria, inhibiting 80% at 100,100 μg/L, which is of great concern. This study suggests the potential use of DHM-AgNPs in field aqua and crops culture for eco-friendly pest control and anti-Vibrio activity without causing soil and environmental pollution. Further research is warranted to determine the efficacy, safety, and cost-effectiveness of DHM-AgNPs in aqua and agricultural practices.| 저자 | Nagarajan, K.; Thamarai, R.; Kamaraj, C.; Al-Ghanim, K. A.; Subramaniam, K.; Malafaia, G. |
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| 저널 | Journal of environmental management |
| 권·호·쪽 | 370, 122849 |
| PMID | 39405879 |
| DOI | 10.1016/j.jenvman.2024.122849 |
| MeSH | Metal Nanoparticles; Silver; Animals; Anti-Infective Agents; Agriculture; Glyphosate; Oligochaeta; Glycine; Plant Extracts |