アニール温度が酸化スズナノ構造の光触媒・抗菌性能に与える影響：分子ドッキング研究

要旨

ナノサイズ酸化スズを簡便かつコスト効果的な沈殿法で作製し、X線粉末回折（XRD）、フーリエ変換赤外分光（FT-IR）、高分解能透過型電子顕微鏡（HR-TEM）、エネルギー分散型X線分光（EDX）、UV-Vis分光法で分析しました。XRD結果は、酸化スズ粒子が典型的な斜方晶構造を持ち、アニールにより結晶性が向上することを示しました。250℃焼成では主に斜方晶SnOが生成し、500℃と750℃でSnO₂へ転移。HRTEMとFESEM像で酸化スズ粒子内の凝集存在確認。吸収は一定アニール温度まで増加後減少、UV-Vis分光で記録。アニール温度が合成光触媒の染料分解挙動に与える影響を研究。アニール温度が合成粒子サイズ、バンドギャップ幅、酸化スズ光活性に影響すること判明。500℃調製試料は一次反応速度論に従い、メチレンブルーに対する最大光触媒反応性示しました。実験結果はSnO₂が廃水・環境からの汚染物質除去に有望な触媒であることを示唆。500℃アニールSnOのE. coliとS. aureusに対する抗菌評価では、250℃と750℃試料と比較し有意な阻害ゾーン示しました。さらに、SnO₂ナノ粒子（NPs）の分子ドッキング予測を、細胞壁生合成経路に属するβ-ラクタマーゼと核酸生合成経路に属するDNAジャイラーゼ酵素の活性ポケットに対して実施。作製NPsはE. coli（-5.71 kcal/mol）とS. aureus（-11.83 kcal/mol）のβ-ラクタマーゼ、DNAジャイラーゼ（E. coli -9.57 kcal/mol、S. aureus -8.61 kcal/mol）に良好な結合スコア示しました。これらインシリコ予測は、SnO₂ NPsが選択タンパク質標的への潜在的阻害剤であり、作用機序理解を促進し新規抗生物質発見に寄与する可能性示唆。

はじめに

従来型金属酸化物に関連する例外的特性と幅広い技術応用が、これら材料をナノ構造形態で探索する動機となりました。中でも酸化スズ（SnO₂）は重要な金属酸化物[1]とされ、室温で3.6 eVワイドバンドギャップ示します[2]。n型半導体材料で、酸素欠陥と格間スズ原子の形で固有欠陥持ち、ドナー（n型キャリア）と相互作用。伝導帯自由電子数増加で材料伝導度上昇[3]。

SnO₂の酸化触媒、光触媒、ガスセンサー、透明導体としての用途[4-9]が更なる調査基盤。可燃性・爆発性・有毒ガス検知能力[10]。工業化でCO、SO₂など有害大気・水質汚染物質排出増加、廃水中有害アゾ染料も増加。約500トンの各種染料が産業廃水へ排出、主要部分（~80%）は繊維産業由来[11]。化学毒素と有機燃料は大気汚染、水質中危険染料は生態系影響、検知・防止技術重要性増大。独自物理化学特性によりSnO₂は低温動作可能。固有非化学量論性により表面酸素吸着容易で有害ガス還元。他材料より低コスト。実質的光学透明性と電気伝導度持ち、光電子部品適合[12]。透明電極やパネル用太陽電池、電気変色デバイス製造に採用[13-17]。

水系感染症予防には、飲料水・衛生システム用廃水から細菌除去重要。2003-2005年米国で4水系感染症報告、病原体含む飲料水で約282人影響。従来水消毒技術は化学薬剤依存で、嚢形成原虫（ジアルジア・クリプトスポリジウム）に低効果。有害副産物生成場合も。ナノテクノロジーは新世代技術で、新消費製品、材料使用、製造法で世界経済影響[18]。金属酸化物ナノ構造は高表面積対体積比、安定性、生体適合性で抗菌性能向上[19]。細胞膜構造貫通し細菌細胞部分破壊独自能力。

主に研究される2酸化スズはSnOとSnO₂、二重スズ原子価（酸化数+2、+4）由来。両者ともワイドバンドギャップ半導体、SnOはPbO構造、SnO₂は四方晶格（ルチル構造）[20]。3.6-4.0 eVワイドバンドギャップ、n型半導体、85%以上透明度[21]。SnOはp型、バンドギャップ2.7-3.4 eV範囲、実験到達バンドギャップ3.6 eV可能。構造・光学・電子特性では圧力増加で非構造斜方晶SnO形成、UV-可視・近赤外領域透過率変化。温度上昇も斜方晶SnO構造と四方晶SnO₂形成もたらす。圧力や温度上昇で吸収端シフト、バンドギャップエネルギー増大。作製多結晶SnOは400-700℃温度上昇でSnO₂相転移可能[22]。バンドギャップ調整で酸化スズは電子産業利用。

SnOとSnO₂材料はリチウムイオン電池にも使用[23-25]。文献ではナノ材料サイズ制御で電気化学性能改善可能示す[26]。Kidaらは粒子サイズ減少でH₂検知センサー応答増加報告、一方H₂SとCO応答は粒子サイズ増加で増加[27]。SnO₂作製法多数報告。Merlin[28]はエタノール-ステビアレバウディアナ植物抽出物をキャッピング・還元剤とするグリーン合成で20-30 nmサイズ範囲ナノ粒子合成。Janardhanら[29]は希塩酸とSnCl₂·2H₂O用い平均50 nm SnOナノ粒子調製。Selvakumariら[30]は鶏卵殻膜用い平均結晶サイズ13-40 nm SnO₂粒子作製。

一般にナノ材料は電気化学還元[31]、ゾルゲル[32]、水熱[33]、共沈殿[34]等様々な方法で合成可能。本研究では沈殿法採用、ナノ構造合成に便利かつコスト効果的。本研究目的は、合成時使用される様々な温度（250、500、750℃）が調製非構造材料の結晶子サイズ、形態、バンドギャップエネルギーに与える影響観察。さらに、世界中で一般的産業汚染物質であるメチレンブルー染料分解に合成物利用し光触媒挙動研究。インシリコ分子ドッキング予測で、E. coliとS. aureus由来の細胞壁生合成経路属β-ラクタマーゼと核酸生合成経路属DNAジャイラーゼに対するSnO₂殺菌活性機序解明。

方法

本研究は、容易かつシンプルな沈殿プロセスでSnO₂ナノ粒子合成し、様々な温度でアニール。アニールSnO₂を廃水有機汚染物質除去と抗菌ポテンシャルに使用。

化学薬品

塩化スズ(II)二水和物（SnCl₂·2H₂O）と分析グレードエタノールをSigma-Aldrich（ドイツ）から直接購入。水酸化ナトリウム（NaOH）とメチレンブルー（MB）をMerk（ドイツ）とBDH（英国）から調達。蒸留水を地元市場購入し酸化スズナノ構造作製。本研究使用汚染物質（MB染料）化学構造を図1に示す。

MB汚染物質化学構造

酸化スズナノ構造調製

本研究では高純度分析グレード市販化学薬品用い沈殿手順で酸化スズナノ材料調製（図2参照）。SnCl₂·2H₂O（19 g）とNaOH（8 g）水溶液をそれぞれ50 mL蒸留水で調製。NaOH水溶液をSnCl₂·2H₂O溶液へ滴下（~10滴/分）、400 mLフラスコで70℃定温撹拌下。滴下加算で白色沈殿出現。得られた生成物を蒸留水とエタノールで遠心分離機用い数回洗浄。得られた材料を室温で48時間乾燥し水分除去。最終的に乾燥固形生成物を乳鉢と乳棒で微粉末化。3試料をマッフル炉で様々温度（250、500、750℃）で3時間、昇温速度0.5℃/分[35]アニール。

酸化スズ試料合成概略図

光触媒活性プロセス

アニール酸化スズ試料の光活性ポテンシャルを、光源下でMB水溶液光分解監視で評価。メカニズム図3[36-38]参照。各光活性実験で、既知質量ナノ材料（10 mg）を染料水溶液（10 mg/L、60 mL）に添加。光照射前、暗所で5分磁力撹拌[38]し染料の光触媒表面吸着/脱着平衡取得。懸濁液を水銀ランプ（400 W、λ=400-700 nm）下で撹拌（220 rpm）しながら80分照射。テスト溶液から~5 mL MB試料採取し、UV-Vis分光光度計（300-750 nm範囲）でMB残量監視。MB最大吸収波長（~665 nm）の照射時間変化記録しMB染料光分解研究。合成物活性を以下関係式で染料分解%計算評価：

$$\hbox{分解}\% = [{({C}}_{0}-{C})/{{C}}_{0}]\times 100$$ (1)

ここでC₀は初期MB濃度、Cは照射後濃度。光触媒なしで同条件下コントロール実験も実施。ナノ材料再利用性検証のため、分解MB溶液を遠心分離（6000 rpm/分、10分）し光触媒回収。回収生成物を80℃（2時間）乾燥し次MB分解実験再利用。触媒耐久性テストでリサイクル光活性実験最大4サイクル実施。各サイクル後、生成物遠心分離、乾燥、次光実験使用。

光触媒によるメチレンブルーMB分解イラスト

抗菌活性

様々温度処理で作製SnOのin vitro抗菌作用を、ヤギ乳房炎分離最優勢病原菌E. coliとS. aureusに対しウェル拡散法で評価。バクテリア活性化生育（0.5 McFarland基準）含む固形マッコンキー寒天とマンニトール食塩寒天ペトリ皿、無菌コルクボーラーで6 mm径ウェル調製後37℃インキュベート。合成ナノ構造異なる濃度（500、1000 μg/50 μl）を低・高用量として、シプロフロキサシン（5 μg/50 μl）とDIW（50 μl）を陽性・陰性対照として適用。一晩37℃インキュベート後、バーニアカリパーで阻害ゾーン（mm）測定。抗菌活性を阻害ゾーン（mm）で測定、SPSS 20.0で一元配置分散分析（ANOVA）用い統計的有意性判定。

分子ドッキング研究

細胞壁合成は、β-ラクタムやグリコペプチド抗生物質など異なる作用機序抗生物質発見の効果的標的と見なされてきました。β-ラクタム系抗生物質は最も販売量多い薬剤報告され、細菌感染最常用治療法[39, 40]。ペニシリン結合タンパク質（PBP）とβ-ラクタマーゼと結合し細胞壁生合成阻害[41]。同様に、核酸合成属酵素（DNAジャイラーゼ）も抗生物質発見効果的標的[42]。ここでは、E. coliとS. aureus両方のβ-ラクタマーゼとDNAジャイラーゼ酵素に対するSnO₂ NPs分子ドッキング研究実施、作用機序洞察取得。

選択タンパク質標的の3D結晶構造をE. coliとS. aureus由来でProtein Data Bankから取得。アクセスコード：4KZ9; Res: 1.72 Å[43]、1MWU; Res: 2.6 Å[44]がβ-ラクタマーゼ、6KZX; Res: 2.1 Å[45]と5CTU; Res: 1.45 Å[46]がDNAジャイラーゼ（図4参照）。

3D構造：a β-ラクタマーゼ (PDB: 4KZ9)、b DNAジャイラーゼ (PDB: 6KZX) E. coli由来、c β-ラクタマーゼ (PDB: 1MWU)、d DNAジャイラーゼ (PDB: 5CTU) S. aureus由来

分子ドッキング研究はICM Molsoftソフトウェア（Molsoft L.L.C., La Jolla, CA）[47]使用。ICM受容体準備ツールでタンパク質構造処理：極性水素原子追加、水分子と共結晶化リガンド除去。タンパク質構造をデフォルトパラメータでエネルギー最小化ツール最適化。グリッドボックスで共結晶化リガンド周辺活性ポケット特定。その後、各ケースで酵素活性ポケット内SnO₂ NPs配向指定10最良コンフォメーション生成。最低結合スコアコンフォメーション選択し更なる解析、作製NPsのこれら選択酵素に対する結合パターンと阻害傾向解明。

SnO₂構造をICM ligeditツール生成。ドッキングコンフォメーション3DビューをICMとDiscovery Studio Visualizer[48]で生成。

材料キャラクタリゼーション

BRUKER D2 Phaser X線回折（XRD）、2θ=10°-70°、Cu Kα（λ=1.540 Å）で格子構造調べ相構成データ取得。合成生成物官能基をPerkinElmerフーリエ変換赤外（FTIR）分光計評価。JEOL JSM-6610LV電界放出走査型電子顕微鏡（FESEM）とOxford XMax EDS検出器（INCAソフトウェア）で調製試料形態と元素組成分析。Philips CM30とJEOL JEM 2100F高分解能透過型電子顕微鏡（HR-TEM）でSAED、HRTEM像、格子縞パターン記録。調製酸化スズ試料光学特性をGENESYS-10S UV-vis分光計で300-800 nm記録。

結果と考察

図5(a)に様々温度で合成・アニールした酸化スズ試料から得られたXRDスペクトル示す。相組成分析にCuKα放射使用、Debye-Scherer関係式 \(D = K\lambda /\beta {\mathrm{Cos}}\theta\)（λ=1.54 Å、k=0.9）で材料結晶子サイズ計算。250℃では、2θ値29.12° (112)、31.60° (020)、33.57° (113)、40.15° (023)、45.54° (024)、51.35° (222)、64.57° (225)のピーク、全てSnO斜方晶相（JCPDS: 01-077-2296）帰属。26.66° (112)のみの1ピークがSnO₂斜方晶構造（JCPDS: 01-078-1063）所属。試料を500℃と750℃でアニールすると、SnO関連回折ピーク消失、生成物は斜方晶SnO₂と特定、結晶面24.81° (110)、29.12° (113)、31.23° (020)、41.59° (211)、46.90° (117)、59.57° (135)がJCPDSファイルNo. 01-078-1063[49]とよく一致。観察XRD結果は、調製材料が250℃でまずSnOへ酸化、その後500℃以上で完全にSnO₂へ転移[50]示す。結果はまた、試料結晶性が温度上昇で向上示す。さらに、250℃と750℃アニール試料から得られたSAEDパターンは明亮スポットリング描写（図5b, c）。解析パターンで格子面(020)、(023)、(024)、(112)が斜方晶SnO帰属（図5b）、(020)、(110)、(117)、(135)回折面がSnO₂ナノ材料帰属（図5c）、それぞれ250℃と750℃アニール試料。生成物結晶性もSAED像で確認、XRD観察と整合。

a 250、500、750℃アニールSnOから得られたXRDスペクトル b, c 250℃と750℃試料SAEDリング、それぞれ d FTIRパターン

250、500、750℃加熱作製酸化スズナノ材料FTIRスペクトル図5d示す。約3580 cm⁻¹中心吸収ピークとほぼ1602 cm⁻¹バンドは、酸化スズが周囲大気から一定量水吸収するためO-H基伸縮/曲げとSn-OH結合帰属[51]。2300-2400 cm⁻¹範囲低吸収ピークは大気暴露で生成物中生成した二酸化炭素帰属[52]。1174 cm⁻¹出現結合は様々表面水酸基振動対応、1401 cm⁻¹ピークはC-H曲げ振動起因[53, 54]。500-700 cm⁻¹範囲特徴ピークは表面層Sn-O振動帰属[55]。アニール温度上昇でピークブルーシフト、特徴ピーク強く強烈に出現。これはアニールプロセスでナノ材料原子が十分エネルギー獲得しナノ粒子原子位置変化し再結晶化起因[56]。

作製生成物形態とナノ構造詳細情報収集でFESEMとHRTEM解析実施。250、500、750℃アニール酸化スズHRTEM像記録（図6a-c）。像は近似球形形状と粒子サイズランダム分布でナノ粒子内凝集形成証拠提供（図6a, c参照）。図6bでは大サイズ、やや透明、単分散粒子で凝集少観察。インセット高倍率像でも同粒子分布挙動観察。500℃での形態挙動急変顕著。この温度は酸化プロセス中特徴的特徴可能性[22]。さらに図6d-fに250、500、750℃アニール試料から得られたHRTEMマイクログラフ示し面間距離検出。結晶子中格子縞間隔~0.225 nm（図6dインセットIFFTプロファイル像）は斜方晶相SnO (023)回折面対応（JCPDS: 01-077-2296）。500℃と750℃処理試料で格子縞から計算d-spacing約0.364と0.367 nm、JCPDS NO. 01-078-1063によればSnO₂斜方晶構造(110)面帰属。これら結果XRD所見と良好一致[49, 57, 58]。提供IFFT像明確に温度上昇でd-spacing増加示す。

a〜c HR-TEMおよびd〜f 250、500、750℃アニール温度ナノ構造格子縞

250℃アニール酸化スズ（図7a）と750℃（図7b）FESEM像、格子構造形状・サイズ変化描写：非均一・ランダム形状粒子、大小個別粒子と凝集。図7bは750℃アニール試料FESEMマイクログラフ、低温アニール試料のランダム粒子分布比較で小凝集粒子とよく成長構造示す。粒子凝集はサイズ増大による表面自由エネルギー減少、表面積減少結果。ナノ粒子凝集は弱い力で粒子相互付着、(サブ)ミクロン級実体形成[59]。

FESEMマイクログラフ：a 250℃、b 750℃アニール試料、c 750℃アニール試料EDXスペクトル

750℃アニール作製酸化スズ組成をEDX技術分析（図7c）。試料スペクトル明確にSn、O、C存在示し、重量%それぞれ53.7、42.2、4.0%。生成物に不純物成分なし、SnO₂ナノ材料高純度示唆、C含有量は試料保持カーボンタブ由来可能性。

非破壊吸収分光法で導電性・半導体ナノ材料光学特性研究。様々温度アニール酸化スズ吸収スペクトル図8a示す。期待吸収度に酸素欠乏、エネルギーバンドギャップ、不純物性質、表面粗さ等複数因子影響。アニール酸化スズスペクトルは300-365 nm紫外カットオフ示す[60]、価電子帯から伝導帯へ光励起電子起因可能。吸収スペクトルは温度上昇で300-365 nm間わずか減少（図8a）。バンドギャップ計算にTauc関係式 \(\alpha h\nu =A {(h\nu -{E}_{\mathrm{g}})}^{n}\)（α吸収係数、A定数、n=1/2直接バンドギャップ）。\((\alpha h\nu )^{2}\) 対 hνプロット外挿で光学バンドギャップ値E_g取得（図8b）。測定バンドエネルギー：250℃、500℃、750℃アニール試料でそれぞれ3.51、3.32、3.71 eV[61, 62]。生成物バンドギャップ文献報告値と整合[61]。全体として温度上昇でナノ粒子原子更多エネルギー獲得し位置変化再結晶化、形態変化と粒子サイズ減少（HRTEMデータ分析可能）。粒子サイズ減少でバンドギャップ値増大、正常量子閉じ込め効果帰属。Malikら[63]も類似傾向観察。500℃アニールナノ材料示す最低バンドギャップは、独自ナノ構造や多結晶酸化スズ非晶質合成、酸素欠陥生成によるレッドシフト起因。Taucモデルでは非晶質・無秩序表面半導体は局在バンドテール状態持ちバンドエネルギー低下[64]。

a UV-Vis吸収スペクトル、b 250、500、750℃アニール試料から得られたエネルギーギャップ値

様々温度アニール酸化スズ生成物光活性を、光照射下MB染料光分解実施で検証（図9）。光分解中MB溶液光吸収λ_max=665 nm変化図9a描写。作製試料添加でMB吸収バンド時間経過とともに減少。最大光触媒性能は500℃アニール試料（E_g=3.32 eV）示し、特定形態と低電子-正孔再結合率起因。250、500、750℃アニール酸化スズ光触媒で80分後それぞれ86.0、92.4、71.6% MB分解観察（図9b）。半導体材料光活性はバンドギャップエネルギー関連、MB分解過程中光生成電子-正孔対酸化還元ポテンシャル影響。3試料中、500℃アニール光触媒最低バンドギャップエネルギー（3.32 eV）示し、相当向上分解%は独自構造と高凝集度起因（図9b）。疑似一次反応染料分解をln(C_o/C)対照射時間プロットで図示：ln(C_o/C)=kt（図9c）、k速度定数、C_oとC初期・最終染料（MB）濃度[63, 65-67]。500℃調製ナノ材料k値0.59 min⁻¹、250℃と750℃合成試料でそれぞれ約0.50と0.31 min⁻¹有意減少観察（図9d）。

a 作製光触媒示すMB分解結果 b 分解%棒グラフ c ln(C_o/C)対照射時間プロット d 計算分解速度定数グラフ

汚染水処理用光触媒は長期間安定性と再利用性必要、プロセス経済的実現のため。本研究で作製酸化スズ光触媒用いMB除去4サイクルテスト実施し安定性決定。4連続サイクル染料分解観察図10a, b提示。500℃アニールナノ材料4サイクル後MB光分解わずか減少（6%減少）。本研究報告水質汚染除去結果、Prakashら[65]報告と比較可能。

a 500℃アニール酸化スズ光触媒再利用性 b 分解%棒グラフ

様々温度処理作製SnOナノ構造in vitro抗菌活性（阻害ゾーンmm）と比較効能%を図11a-dと表1示す。グラフはナノ構造濃度と形成阻害ゾーン直接比例示す。E. coliとS. aureusでSnO（250、500、750℃）試料有意阻害ゾーン記録、低・高濃度でそれぞれ2.85-3.5 mm、3.35-3.75 mmと3.25-4.75 mm、4.55-5.35 mm範囲（図11a, b、表1）。合成ナノ材料効能%はE. coliで67.0-82.3から78.8-88.2%へ、同様S. aureusで45.4-66.4%と63.6-74.8%へ増加（図11c, d）。全測定結果DIW（0 mm）比較。陽性対照E. coliとS. aureusでそれぞれ4.25 mmと7.15 mm阻害ゾーン示す（図11a, b）。全体として500℃最適化SnO₂ナノ構造両濃度でより強力、広くSnO₂はグラム陰性（G-ve）E. coliに対しグラム陽性（G+ve）S. aureus比較でより強力。

a 異温度アニールSnO in vitro殺菌作用 E. coli b S. aureus c 作製NPs in vitro殺菌効能% E. coli d S. aureus、それぞれ

ナノ構造サイズ、濃度、形態が生成酸化ストレス直接影響。サイズと濃度脅かす抗菌活性はサイズと逆相関[68-70]。ナノ構造より効率的に反応性酸素種（ROS）生成、細菌膜存在し細胞小器官押出しと細菌死誘導[71]。SnO₂は過酸化水素（H₂O₂）、OH基、超酸化物イオン等ROSより効率的生成[72]。作製SnO様々温度処理でE. coli対する抗菌効能増加がS. aureus比較で見られるのは、細菌細胞壁構造差起因可能。G-ve細菌細胞壁はペプチドグリカン薄層とタンパク質・リン脂質含む外膜、G+ve細胞壁はペプチドグリカン厚層とリポテイコ酸・テイコ酸含有。両細菌細胞壁構造主要差が作製ナノ構造G-ve対G+ve細菌最大効能導く[18]。

様々抗生物質薬剤、特に多剤耐性に対する微生物病原体獲得耐性が世界公衆衛生巨大脅威、新規作用機序抗生物質緊急必要[73]。様々クラス抗生物質は異なるメカニズムで活性発現、細菌生存必須経路標的。例：ペニシリン等β-ラクタム系抗生物質はペプチドグリカン合成関与酵素標的（細胞壁合成重要前駆体）[74]、リファンピシン既知抗生物質は核酸生合成経路属酵素標的[42]、両細胞壁・核酸生合成経路が新規抗生物質発見標的重要性示唆[75]。近年様々ナノ粒子殺菌活性報告も、正確作用機序未解明[76, 77]。SnO₂E. coliとS. aureus良好抗菌活性鑑み、β-ラクタマーゼとDNAジャイラーゼ酵素を潜在標的として分子ドッキング研究実施、作用機序可能性特定。

E. coli由来β-ラクタマーゼで観察最良結合スコア-5.71 kcal/mol、Lys239（1.80 Å）とGly235（1.66 Å）と水素結合相互作用、Gln35と金属接触相互作用（図12a, b）。同様、E. coli由来DNAジャイラーゼトップ結合スコア-9.57 kcal/mol、Thr163（1.46 Å）、Gly77（1.43 Å）、Glu50（3.36 Å）水素結合相互作用、Gly75金属接触相互作用（図12c, d）。

a, b SnO₂ナノ粒子活性部位残基と結合相互作用パターン：E. coli由来β-ラクタマーゼ、c, d DNAジャイラーゼ

S. aureus由来β-ラクタマーゼ最良結合スコア-11.83 kcal/mol。SnO₂活性ポケット内結合パターン：Ser400（2.16 Å）、Gly522（1.99 Å）、Ile524（1.90 Å）水素結合相互作用。さらにSnO₂とGln521金属接触相互作用観察（図13a, b）。S. aureus由来DNAジャイラーゼ最良コンフォメーション：Gly85（2.55 Å）、Thr173（1.54 Å）水素結合相互作用、結合スコア-8.61 kcal/mol（図13c, d）。

a, b SnO₂ナノ粒子活性部位残基と結合相互作用パターン：S. aureus由来β-ラクタマーゼ、c, d DNAジャイラーゼ

結論

要約すると、様々温度アニール酸化スズナノ粒子を容易シンプル沈殿プロセスで合成。合成中250℃アニールで主に斜方晶SnO生成、500℃と750℃でSnO₂転移。XRDとHRTEM解析でナノ粒子斜方晶構造保有、粒子サイズは温度上昇で500℃まで増加後750℃で減少示す。500℃大粒子サイズはその温度アニール試料示す独自構造起因。作製ナノ構造良好結晶化挙動と凝集示す。アニール酸化スズナノ材料光活性を、モデル有機汚染物質MB染料分解で評価、アニール試料間比較実現。500℃合成生成物、250℃アニール試料比較でMB分解6%高活性示す。本研究最大MB分解92%、80分照射後500℃試料達成。光触媒プロセスでラジカル（·OH^1-、·O₂^-）と正孔が主要活性実体と示唆。インシリコ予測はSnO₂ NPs in vitro殺菌活性と良好一致。選択酵素（β-ラクタマーゼ、DNAジャイラーゼ）対SnO₂ NPs分子ドッキング研究、これら酵素活性阻害傾向示唆、酵素阻害アッセイ研究で更なる探索・確認必要。

データおよび資料の入手可能性

全データは制限なく完全に入手可能です。

略語

EDS:

エネルギー分散型X線分光法

FTIR:

フーリエ変換赤外分光法

G +ve:

グラム陽性

G −ve:

グラム陰性

HR-TEM:

高分解能透過型電子顕微鏡

JCPDS:

粉末回折標準合同委員会

NPs:

ナノ粒子

SnO:

酸化スズ

UV–Vis:

紫外可視分光法

XRD:

X線回折