Metal nanoparticles obtained by green hydrothermal and solvothermal synthesis: characterization, biopolymer incorporation, and antifungal evaluation against Pseudocercospora fijiensis
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Date
2025-03-12
Authors
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Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
Nanoparticles (NPs) have generated significant interest in various fields due to the unique properties that materials exhibit at the nanoscale. This study presents a comparative analysis of copper nanoparticles (Cu-NPs) and cobalt nanoparticles (Co-NPs) synthesized via conventional solvothermal and green hydrothermal synthesis using ethylene glycol and Medicago sativa extract, respectively. The conventional solvothermal synthesis showed higher efficiency for both Cu-NPs and Co-NPs with yields of 32.5% and 26.7%, respectively. Characterization through UV–visible spectroscopy (UV–vis), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and atomic force microscopy (AFM) revealed that while solvothermal synthesis produced larger particles (76.5 nm for Cu-NPs, 86.8 nm for Co-NPs), the green hydrothermal method yielded smaller particles (53.8 nm for Cu-NPs, 67.7 nm for Co-NPs) with better control over particle size distribution and spherical morphology, showing minimal agglomeration. UV–vis confirmed metal oxide formation, while FTIR showed complex patterns in NPs (green hydrothermal), indicating plant extract compounds. Antifungal evaluation against Pseudocercospora fijiensis showed complete inhibition at 2000 ppm for both NP types, with no mycelial growth after 30 days. When integrated into chitosan, solvothermal NPs produced rougher surfaces, and scanning electron microscope (SEM) confirmed the presence of copper and cobalt in the nanocomposites. This study provides insights into the synthesis of nanoparticles using an environmentally friendly process and their microbiological applications for future use in organic agriculture.
Resumen
Las nanopartículas (NP) han generado gran interés en diversos campos debido a las propiedades únicas que presentan los materiales a escala nanométrica. Este estudio presenta un análisis comparativo de nanopartículas de cobre (NP-Cu) y nanopartículas de cobalto (NP-Co) sintetizadas mediante síntesis solvotérmica convencional e hidrotérmica verde utilizando etilenglicol y extracto de Medicago sativa, respectivamente. La síntesis solvotérmica convencional mostró una mayor eficiencia tanto para las NP-Cu como para las NP-Co, con rendimientos del 32,5 % y el 26,7 %, respectivamente. La caracterización mediante espectroscopia UV-visible (UV-vis), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y microscopía de fuerza atómica (AFM) reveló que mientras que la síntesis solvotérmica produjo partículas más grandes (76,5 nm para Cu-NP, 86,8 nm para Co-NP), el método hidrotérmico verde produjo partículas más pequeñas (53,8 nm para Cu-NP, 67,7 nm para Co-NP) con mejor control sobre la distribución del tamaño de partícula y la morfología esférica, mostrando una aglomeración mínima. El UV-vis confirmó la formación de óxido metálico, mientras que el FTIR mostró patrones complejos en las NP (hidrotérmico verde), lo que indica compuestos de extractos de plantas. La evaluación antifúngica contra Pseudocercospora fijiensis mostró una inhibición completa a 2000 ppm para ambos tipos de NP, sin crecimiento micelial después de 30 días. Al integrarse en el quitosano, las nanopartículas solvotérmicas produjeron superficies más rugosas, y el microscopio electrónico de barrido (MEB) confirmó la presencia de cobre y cobalto en los nanocompuestos. Este estudio proporciona información sobre la síntesis de nanopartículas mediante un proceso respetuoso con el medio ambiente y sus aplicaciones microbiológicas para su uso futuro en la agricultura orgánica.
Keywords
Ciencias Ambientales, Sigatoka negra, Hidrotérmica verde
Citation
Código de tesis
TM4; 2595
Código de tesis
Grado Académico
Magíster en Ciencias Ambientales