Green Synthesis of ZnO Nanoparticles Using Agaricus bisporus Extract: Structural Characterization and Investigation of Their Biological Activities

Abstract

In recent years, many different studies have been carried out to explore the interesting aspects of nanotechnology. The rapid development of nanomaterial production has carried over zinc oxide (ZnO) applications in many fields. Zinc oxide nanoparticles (ZnO NP) can be obtained mechanically or chemically for commercial use. However, the environmental problems caused by these techniques have attracted a great deal of attention. Today, the green synthesis of ZnO NP is of particular interest in the field of research aimed at reducing environmental problems. In this green approach, natural-based materials such as herbal extract, microrganism, fungi and algae are used as bioreducers and biostabilizers due to their enrichment in bioactive phytochemicals. In this study, ZnO NP were synthesized using different salts of zinc and a natural product, mushroom extract (Agaricus bisporus). The obtained ZnO NP were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Scanning electron microscope (SEM) analysis, Energy dispersive X-ray analysis (EDX). Finally, antimicrobial activities of ZnO NP against bacteria and yeasts were measured by well diffusion method and the results were recorded.

Keywords

• Agaricus bisporus
• ZnO NP
• Green synthesis
• Antimicrobial activity

Agaricus bisporus Ekstraktı Kullanılarak ZnO Nanopartiküllerinin Yeşil Sentezi: Yapısal Karakterizasyonu ve Biyolojik Aktivitelerinin İncelenmesi

Abstract

Nanoteknolojinin ilginç yönlerini keşfetmek adına son yıllarda birbirinden farklı birçok çalışma yapılmaktadır. Nanomalzeme üretiminin hızlı gelişimi, çok çeşitli alanlarda metal oksit (ZnO) uygulamalarını da beraberinde getirmiştir. Çinko oksit nanopartikülleri (ZnO NP), ticari kullanım için mekanik veya kimyasal olarak elde edilebilir. Ancak, bu tekniklerin ortaya çıkardığı çevre sorunları bir hayli dikkat çekmiştir. Günümüzde, ZnO NP’nin yeşil sentezi, çevre sorunlarını azaltmayı amaçlayan araştırma alanında özellikle ilgi görmektedir. Bu yeşil yaklaşımda, bitki özü, mikroorganizma, mantar ve alg gibi doğal bazlı malzemeler, biyoaktif fitokimyasallardaki zenginleşmeleri nedeniyle biyo-indirgeyici ve biyo-stabilizatör olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, ZnO NP farklı çinko tuzları ile doğal bir ürün olan mantar ekstraktı (Agaricus bisporus) kullanılarak sentezlenmiştir. Elde edilen ZnO NP X-ışını kırınımı (XRD), Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi, Enerji dağılımlı X-ışını analizi (EDX) ile karakterize edildi. Son olarak ZnO NP’nin bakteri ve funguslara karşı antimikrobiyal aktiviteleri kuyu difüzyon yöntemi ile ölçülerek sonuçlar kaydedildi.

Keywords

• Agaricus bisporus
• ZnO NP
• Yeşil sentez
• Antimikrobiyal aktivite

References

1. [1] V. Yadav, “Nanotechnology, big things from a tiny world: A review,” Research India Publications, vol. 3, no. 6, pp. 771-778, 2013.
2. [2] W.H. Hunt, “Nanomaterials: nomenclature, novelty, and necessity,” The Minerals, Metals & Materials Society, vol. 56, pp. 13-18, 2004. [3] D. Şanoğlu, “Alev sprey pirolizi yöntemiyle alümina nano toz sentezi,” Yüksek lisans tezi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, Eskişehir Teknik Üniversitesi, Eskişehir, Türkiye, 2019.
3. [4] A. Aygün, “Yeni nesil nanokompozitlerin/nanoilaçların hazırlanması ve antikanserojen- antimikrobiyal ilaç potansiyellerinin araştırılması,” Yüksek lisans tezi, Biyokimya Bölümü, Dumlupınar Üniversitesi, Kütahya, Türkiye, 2019.
4. [5] A. Baran, C. Keskin ve M.F. Baran, Nanomalzeme Sentezi ve Güncel Kullanım Alanları, 1. baskı, Ankara, Türkiye: İksad Yayınevi, 2020, böl. 3, ss. 47-61.
5. [6] A. Gour, and N.K. Jain, “Advances in green synthesis of nanoparticles,” Artificial Cells, Nanomedicine and Biotechnology, vol. 47, pp. 844-851, 2019.
6. [7] J. Singh, T. Dutta, K. Kim, M. Rawat, P. Samddar, and P. Kumar, “‘Green’ synthesis of metals and their oxide nanoparticles: applications for environmental remediation,” Journal of Nanobiotechnology, vol. 16, no. 84, pp. 1-24, 2018.
7. [8] A. Aygün, S. Özdemir, M. Gülcan, K. Cellat, and F. Şen, “Synthesis and characterization of Reishi mushroom-mediated green synthesis of silver nanoparticles for the biochemical applications,” Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, vol. 178, pp. 112970, 2020.
8. [9] M.N. Owaid, “Green synthesis of silver nanoparticles by Pleurotus (oyster mushroom) and their bioactivity: Review,” Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, vol. 12, pp. 100256, 2019.

9. [10] I.K Sen, K. Maity, and S.S. Islam, “Green synthesis of gold nanoparticles using a glucan of an edible mushroom and study of catalytic activity,” Carbohydrate Polymers, vol. 91, no. 2, pp. 518-528, 2013.
10. [11] S. Gummuluri, V.T. Kavalipurapu, and A.V. Kaligotla, “Antimicrobial efficacy of Novel Ethanolic Extract of Morinda Citrifolia Against Enterococcus Feacalis by Agar Well Diffusion Method and Minimal Inhibitory Concentration-An In vitro Study,” Brazilian Dental Science, vol. 22, no. 3, pp. 365-370, 2019. [12] CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute), Performance Standards for Antimicrobial Disk Susceptibility Test: Approved Standard, CLSI document M100, 30th edition, Clinical and Laboratory Standards Institute, 2020.
11. [13] B.Y. Hussein, and A.M. Mohammed, "Green synthesis of ZnO nanoparticles in grape extract: Their application as anti-cancer and anti-bacterial," Materials Today: Proceedings, vol. 42, no. 3, pp. A18-A26, 2021.
12. [14] Ö. Erdoğan, F. Birtekocak, E. Oryaşın, M. Abbak, G.M. Demirbolat, S. Paşa, and Ö. Çevik, “Enginar yaprağı sulu ekstraktı kullanılarak çinko oksit nanopartiküllerinin yeşil sentezi, karakterizasyonu, anti-bakteriyel ve sitotoksik etkileri,” Duzce Medical Journal, vol. 21, no. 1, pp. 19-26, 2019.
13. [15] M. Gąsecka, Z. Magdziak, M. Siwulski, and M. Mleczek, “Profile of phenolic and organic acids, antioxidant properties and ergosterol content in cultivated and wild growing species of Agaricus,” European Food Research and Technology, vol. 24, no. 2, pp. 259-268, 2018.