Synthèse verte de nanoparticules d'oxyde de cuivre et son efficacité dans la dégradation de l'antibiotique rifampicine

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 14030 (2023) Citer cet article

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Ces dernières années, les nanotechnologies vertes ont gagné en attrait dans la synthèse de nanoparticules métalliques en raison de leur rentabilité, de leurs étapes de préparation simples et de leur respect de l'environnement. Dans la présente étude, des nanoparticules d'oxyde de cuivre (CuO NP) ont été préparées en utilisant un extrait aqueux de plante entière de Parthenium hysterophorus comme agent réducteur, stabilisant et coiffant. Les NP CuO ont été caractérisées par spectroscopie UV-Vis, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), diffraction des rayons X sur poudre (XRD), microscopie électronique à balayage (SEM), microscopie électronique à transmission (TEM) et diffusion dynamique de la lumière (DLS). Les spectres UV-Vis des NP de CuO ont montré une bande de résonance plasmonique de surface à 340 nm. L'analyse FTIR a révélé la présence de métabolites secondaires à la surface des NP de CuO, une bande d'étirement caractéristique de Cu – O étant identifiée à 522 cm−1. Les micrographies électroniques à balayage et les micrographies électroniques à transmission ont montré que les NP de CuO étaient presque sphériques, avec une particule moyenne de 59,99 nm obtenue à partir de la micrographie SEM. La structure cristalline monoclinique des NP de CuO a été confirmée par DRX et la taille des cristallites calculée à l'aide de l'équation de Scherrer-Debye s'est avérée être de 31,58 nm. Le DLS a montré la présence d’une agglomération de nanoparticules, révélant l’uniformité des NP de CuO. En outre, la capacité de dégradation des nanoparticules biosynthétisées a été étudiée contre l'antibiotique rifampicine. Les résultats ont montré que l'efficacité de dégradation optimale de la rifampicine à 98,43 % a été obtenue à une température de 65 ℃, avec un dosage de 50 mg de CuO NP, une concentration de 10 mg/L de solution de rifampicine et une solution de rifampicine à pH 2 en 8 min. De cette étude, on peut conclure que les NP de CuO synthétisées à partir de l'extrait aqueux de Parthenium hysterophorus sont prometteuses dans la dépollution de l'environnement causée par les antibiotiques. Dans cette optique, l’étude rapporte que la synthèse verte de CuO NPs médiée par Parthenium hysterophorus peut lutter efficacement contre la pollution de l’environnement de manière rentable, écologique et durable.

La pénurie d'eau reste l'un des défis mondiaux affectant une grande partie de la population mondiale, car il est établi qu'environ 26 % (2 milliards de personnes) n'ont pas accès à l'eau potable, selon le rapport de l'UNESCO 20231. Le rapport indique en outre que 2 à 3 milliards de personnes dans le monde souffrent de pénurie d’eau, et que cette pénurie devrait s’aggraver dans les années à venir. On rapporte qu’environ la moitié de la population mondiale risque de connaître une pénurie d’eau2. Un rapport publié lors de la Conférence internationale sur l’Agenda santé en Afrique (AHAIC2023) a révélé que les changements climatiques ont aggravé les problèmes de pénurie d’eau en Afrique3. Les changements climatiques affectent le stockage terrestre de l’eau, aggravant encore la pénurie d’eau et conduisant à une crise mondiale de l’eau. Au milieu de la crise de pénurie d’eau, la pollution de l’eau causée par des composés pharmaceutiques actifs (API), tels que les antibiotiques classés comme polluants émergents, continue d’augmenter3,4,5. Les voies d'entrée des antibiotiques dans l'environnement (sol ou eaux de surface) sont l'infiltration des stations d'épuration des eaux usées et les rejets domestiques d'excrétions humaines6,7,8. Ces antibiotiques présentent des effets néfastes sur les humains et les écosystèmes aquatiques, attribués à leurs concentrations supérieures à la concentration environnementale prévue8. La présence d’antibiotiques dans l’environnement propage la résistance aux antimicrobiens9,10,11, et leurs faibles concentrations sont difficiles à éliminer à l’aide des stations d’épuration conventionnelles12. L’Organisation mondiale de la santé a déclaré cette résistance comme une crise de santé publique, menaçant les modalités de traitement de la charge croissante de morbidité13. Un autre dommage potentiel présenté par les antibiotiques dans l'environnement résulte de leur interférence avec les processus physiologiques lorsqu'ils sont absorbés par les plantes, d'où une propagation de l'effet écotoxicologique7.