Biosynthèse de nanoparticule et nanocomposites de différentes sources et évaluation de leur activités biologiques, antioxydant et traitement des eaux

Abstract

La synthèse verte de nanoparticules (NPs) à partir d'extraits végétaux constitue une alternative durable aux méthodes conventionnelles, privilégiant la sécurité environnementale et sanitaire. Cette étude présente une analyse comparative de trois types de nanoparticules : l'oxyde de zinc biosynthétisé (NPs ZnO), le nanocomposite chitosane-ZnO (Cs-ZnO) et l'hybride chitosane-ZnO/polyvinylpyrrolidone (Cs-ZnO/PVP). L'extrait de Solanum nigrum L. a été utilisé comme agent réducteur et stabilisant pour la synthèse des NPs ZnO, sélectionné pour sa richesse en métabolites secondaires. Le chitosane, extrait de carapaces de crevettes, a servi de matrice naturelle pour encapsuler les NPs ZnO, tandis que l'incorporation du PVP a permis d'améliorer les propriétés structurelles et fonctionnelles du composite final. La caractérisation par FTIR, UV-Vis, MEB (SEM) et DRX (XRD) a confirmé la formation des nanoparticules. Les diamètres moyens enregistrés étaient de 15,3, 27,8 et 30,1 nm, avec des taux de cristallinité respectifs de 85,70 %, 78,40 % et 80,20 %. L'analyse optique a révélé une diminution progressive de l'énergie de la bande interdite (bandgap) de 3,48 eV (ZnO) à 3,20 eV (Cs-ZnO/PVP). Les évaluations biologiques ont démontré une performance antioxydante supérieure pour le composite Cs-ZnO/PVP, avec les valeurs d' IC50 les plus basses pour les tests DPPH (0,061 ±0,01 mg/mL) et ABTS (0,059 ±0.11 mg/mL). Les résultats de la capacité antioxydante totale (TAC) et du test FRAP ont confirmé cette tendance avec Cs-ZnO/PVP présentant les activités les plus élevées (367.43 ±1.82 et 217.24 ±3.33 mg/mL, respectivement). De plus, les nanoparticules ont montré des propriétés anti-inflammatoires et un facteur de protection solaire (FPS) significatif, atteignant une valeur de 57 pour le composite enrichi en PVP. Les tests antimicrobiens ont révélé une activité puissante, particulièrement contre les bactéries Gram-positives. Dans le domaine environnemental, le composite Cs-ZnO/PVP a permis une décoloration photocatalytique de 100 % des colorants bleu de méthylène (MB) et bleu de toluidine (TB), optimisée à pH acide. Enfin, l'évaluation de la toxicité in silico via ProTox-II a confirmé l'innocuité des nanomatériaux synthétisés, suggérant leur fort potentiel pour des applications biomédicales et industrielles.