Co je biosyntéza nanočástic?
Nanočástice získaly na počátku 21. století značný význam v důsledku expanze nanotechnologického průmyslu a mnoho výzkumu se zaměřilo na nalezení levných, pohodlných a bezpečných metod výroby. Biosyntéza nanočástic - produkce nanočástic živými organismy nebo materiálem biologického původu - je jedna cesta, která ukazuje mnoho slibů. Existuje řada typů biosyntézy, které lze použít - například nanočástice mohou být syntetizovány pomocí živých bakterií nebo hub nebo pomocí rostlinných extraktů. Tyto techniky mohou poskytnout výhody oproti tradičním metodám syntézy nanočástic, protože jsou šetrné k životnímu prostředí, mohou se odehrávat při pokojové teplotě nebo nižší a vyžadují malý zásah nebo přívod energie. Zapojené organismy jsou obecně snadno kultivovány v jednoduchých organických médiích, jsou obnovitelným zdrojem a obvykle je lze jednoduše nechat vykonávat svou práci.
Již dlouho je známo, že různé organismy mohou syntetizovat anorganické částice, včetně oxidu křemičitého a uhličitanu vápenatého nebo křídy. Mnoho mikroorganismů je schopno redukovat kovové ionty na kov. Některé bakterie mohou produkovat magnetický materiál redukcí sloučenin železa, začleněním magnetických nanočástic do těl známých jako magnetosomy v jejich buňkách. Zájem o tyto mikrobiální aktivity vedl k vývoji technologií určených k umožnění biosyntézy nanočástic.
Zvláště zajímavé jsou stříbrné a zlaté nanočástice, protože mají širokou škálu možných aplikací, a hlavní pozornost výzkumu biosyntézy nanočástic byla na těchto kovech. Ačkoli kovy v jejich známějších formách nejsou příliš reaktivní, jsou - stejně jako mnoho látek - mnohem reaktivnější ve formě nanočástic. To je do značné míry způsobeno mnohem vyšším poměrem plochy povrchu k objemu. Nanočástice stříbra a zlata mohou být použity jako katalyzátory, antibakteriální látky, systémy dodávání léčiv, protirakovinné léčby a při monitorování různých biochemikálií.
Při biosyntéze nanočástic bylo úspěšně použito mnoho typů bakterií. K tomu může dojít intracelulárně - uvnitř živých buněk - a extracelulárně - mimo buňky. Bylo zjištěno, že jeden kmen snadno dostupné bakterie Escherichia coli produkuje intracelulární a extracelulární nanočástice stříbra, když je do růstového média přidán roztok dusičnanu stříbrného (AgNO 3 ). Řada dalších bakterií, včetně sinic, může také produkovat nanočástice stříbra z dusičnanu stříbrného. Předpokládá se, že bakterie používají dusičnanový anion (NO 3 - ) jako zdroj dusíku a zanechávají kovové stříbro.
Nanočástice zlata byly syntetizovány bakteriemi z ve vodě rozpustných sloučenin zlata a chloru známých jako chlorauráty, které mají anion AuCl4. K tomuto účelu bylo úspěšně použito množství různých bakterií a nanočástice mohou být produkovány uvnitř a vně bakteriálních buněk. V některých případech lze tvar vyrobených zlatých nanočástic regulovat úpravou pH média.
Houby a kvetoucí rostliny byly také experimentálně použity k syntéze nanočástic. Bylo zjištěno, že přípravky z několika druhů Aspergillus a jiných plísní, jakož i alespoň jednoho druhu jedlých hub, produkují extracelulární nanočástice jak ze stříbra, tak ze zlata. Bylo pozorováno, že extrakty z řady kvetoucích rostlin, včetně Aloe vera a Pelargonium graveolens , typu pelargónie, vytvářejí po smíchání s vhodnými rozpustnými sloučeninami těchto kovů nanočástice stříbra a zlata.