Was ist die Biosynthese von Nanopartikeln?
Nanopartikel haben zu Beginn des 21. Jahrhunderts aufgrund der Expansion der Nanotechnologie-Industrie beträchtliche Bedeutung erlangt, und es wurde viel Forschung betrieben, um billige, bequeme und sichere Produktionsmethoden zu finden. Die Biosynthese von Nanopartikeln - die Herstellung von Nanopartikeln durch lebende Organismen oder Material biologischen Ursprungs - ist ein vielversprechender Weg. Es gibt eine Reihe von Arten der Biosynthese, die angewendet werden können - zum Beispiel können Nanopartikel unter Verwendung lebender Bakterien oder Pilze oder unter Verwendung von Pflanzenextrakten synthetisiert werden. Diese Techniken können Vorteile gegenüber herkömmlicheren Verfahren zur Synthese von Nanopartikeln bieten, da sie umweltfreundlich sind, bei Raumtemperatur oder niedriger stattfinden können und nur wenig Eingriffe oder Energiezufuhr erfordern. Die beteiligten Organismen lassen sich im Allgemeinen leicht in einfachen organischen Medien kultivieren, sind eine erneuerbare Ressource und können in der Regel einfach ihrer Arbeit überlassen werden.
Es ist seit langem bekannt, dass verschiedene Organismen anorganische Partikel synthetisieren können, einschließlich Siliciumdioxid und Calciumcarbonat oder Kreide. Viele Mikroorganismen können Metallionen zu Metall reduzieren. Einige Bakterien können durch Reduktion von Eisenverbindungen magnetisches Material produzieren, indem sie magnetische Nanopartikel in Körper einbauen, die als Magnetosomen in ihren Zellen bekannt sind. Das Interesse an diesen mikrobiellen Aktivitäten hat zur Entwicklung von Technologien geführt, die die Biosynthese von Nanopartikeln ermöglichen.
Silber- und Goldnanopartikel sind von besonderem Interesse, da sie eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten haben und der Schwerpunkt der Forschung zur Biosynthese von Nanopartikeln auf diesen Metallen lag. Obwohl die Metalle in ihrer bekannteren Form nicht sehr reaktiv sind, sind sie - wie viele Substanzen - in Form von Nanopartikeln viel reaktiver. Dies ist hauptsächlich auf das viel höhere Verhältnis von Oberfläche zu Volumen zurückzuführen. Silber- und Goldnanopartikel können als Katalysatoren, antibakterielle Wirkstoffe, Arzneimittelabgabesysteme, Krebsbehandlungen und zur Überwachung verschiedener Biochemikalien verwendet werden.
Bei der Biosynthese von Nanopartikeln wurde eine Reihe von Bakterienarten erfolgreich eingesetzt. Dies kann sowohl intrazellulär - innerhalb lebender Zellen - als auch extrazellulär - außerhalb der Zellen erfolgen. Es wurde gefunden, dass ein Stamm des leicht verfügbaren Bakteriums Escherichia coli intrazelluläre und extrazelluläre Silbernanopartikel produziert, wenn eine Lösung von Silbernitrat (AgNO 3 ) zu seinem Wachstumsmedium gegeben wird. Eine Reihe anderer Bakterien, einschließlich Cyanobakterien, können ebenfalls Silbernanopartikel aus Silbernitrat produzieren. Es wird angenommen, dass die Bakterien das Nitratanion (NO 3 - ) als Stickstoffquelle verwenden und metallisches Silber zurücklassen.
Goldnanopartikel wurden von Bakterien aus wasserlöslichen Gold-Chlor-Verbindungen synthetisiert, die als Chloraurate bekannt sind und ein AuCl 4 - -Anion enthalten. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Bakterien erfolgreich eingesetzt, und Nanopartikel können innerhalb und außerhalb der Bakterienzellen produziert werden. In einigen Fällen kann die Form der hergestellten Goldnanopartikel durch Einstellen des pH-Werts des Mediums gesteuert werden.
Pilze und Blütenpflanzen wurden auch experimentell zur Synthese von Nanopartikeln verwendet. Es wurde gefunden, dass Zubereitungen aus mehreren Arten von Aspergillus und anderen Schimmelpilzen sowie mindestens einer Art von Speisepilzen extrazelluläre Nanopartikel sowohl aus Silber als auch aus Gold produzieren. Es wurde beobachtet, dass Extrakte aus einer Reihe von Blütenpflanzen, einschließlich Aloe Vera und Pelargonium graveolens , einer Art Geranie, beim Mischen mit geeigneten löslichen Verbindungen dieser Metalle Silber- und Goldnanopartikel bilden.