Hvad er biosyntesen af nanopartikler?
Nanopartikler har fået betydelig betydning i det tidlige 21. århundrede på grund af udvidelsen af nanoteknologisektoren, og meget forskning er gået i at finde billige, praktiske og sikre produktionsmetoder. Biosyntesen af nanopartikler - produktion af nanopartikler af levende organismer eller materiale af biologisk oprindelse - er en rute, der viser meget løfte. Der er en række typer biosyntese, der kan anvendes - for eksempel kan nanopartikler syntetiseres ved hjælp af levende bakterier eller svampe eller ved hjælp af planteekstrakter. Disse teknikker kan give fordele i forhold til mere traditionelle metoder til syntese af nanopartikler, fordi de er miljøvenlige, kan finde sted omkring stuetemperatur eller lavere og kræver lidt indgriben eller input af energi. De involverede organismer dyrkes generelt let i enkle organiske medier, er en vedvarende ressource og kan normalt simpelthen overlades til at gøre deres arbejde.
Det har længe været kendt, at forskellige organismer kunne syntetisere uorganiske partikler, herunder silica og calciumcarbonat eller kridt. Mange mikroorganismer er i stand til at reducere metalioner til metal. Nogle bakterier kan producere magnetisk materiale ved reduktion af jernforbindelser og inkorporere magnetiske nanopartikler i legemer kendt som magnetosomer i deres celler. Interesse for disse mikrobielle aktiviteter har ført til udviklingen af teknologier designet til at muliggøre biosyntesen af nanopartikler.
Nanopartikler i sølv og guld er af særlig interesse, da de har en lang række mulige anvendelser, og hovedfokus for forskning i biosyntesen af nanopartikler har været på disse metaller. Selvom metallerne i deres mere kendte former ikke er meget reaktive, er de - ligesom mange stoffer - meget mere reaktive i nanopartikelform. Dette skyldes stort set det meget højere forhold mellem overfladeareal og volumen. Nanopartikler i sølv og guld kan bruges som katalysatorer, antibakterielle midler, lægemiddelafgivelsessystemer, anti-kræftbehandlinger og til overvågning af forskellige biokemikalier.
Et antal typer bakterier er med succes blevet anvendt i biosyntesen af nanopartikler. Dette kan finde sted både intracellulært - inden i levende celler - og ekstracellulært - uden for cellerne. En stamme af den let tilgængelige bakterie Escherichia coli har vist sig at producere intracellulære og ekstracellulære sølvnanopartikler, når en opløsning af sølvnitrat (AgNO 3 ) tilsættes til dens vækstmedium. En række andre bakterier, herunder cyanobakterier, kan også producere sølvnanopartikler fra sølvnitrat. Det menes, at bakterierne bruger nitratanionen (NO 3 - ) som en kilde til nitrogen, hvilket efterlader metallisk sølv.
Guld nanopartikler er blevet syntetiseret af bakterier fra vandopløselige guldklorforbindelser kendt som chloroaurates, som har en AuCl 4 - anion. Et antal forskellige bakterier er blevet brugt med succes til dette formål, og nanopartikler kan produceres i og uden for bakteriecellerne. I nogle tilfælde kan formen på de producerede guld-nanopartikler kontrolleres ved at justere mediets pH.
Svampe og blomstrende planter er også blevet anvendt eksperimentelt til at syntetisere nanopartikler. Præparater fra adskillige arter af Aspergillus og andre forme samt mindst én art af spiselig svamp har vist sig at producere ekstracellulære nanopartikler af både sølv og guld. Ekstrakter fra et antal blomstrende planter, herunder Aloe vera og Pelargonium graveolens , en type geranium, har vist sig at danne sølv- og guld-nanopartikler ved blanding med passende opløselige forbindelser af disse metaller.