Qu'est-ce que la biosynthèse de nanoparticules?
Les nanoparticules ont pris une importance considérable au début du XXIe siècle en raison de l'expansion de l'industrie des nanotechnologies et de nombreuses recherches ont été consacrées à la recherche de méthodes de production peu coûteuses, pratiques et sûres. La biosynthèse de nanoparticules - production de nanoparticules par des organismes vivants ou des matériaux d'origine biologique - est une voie très prometteuse. Il existe un certain nombre de types de biosynthèse qui peuvent être employés - par exemple, les nanoparticules peuvent être synthétisées en utilisant des bactéries vivantes ou des champignons, ou en utilisant des extraits de plantes. Ces techniques peuvent présenter des avantages par rapport aux méthodes plus traditionnelles de synthèse des nanoparticules car elles sont respectueuses de l’environnement, peuvent avoir lieu à température ambiante ou inférieure, et nécessitent peu d’intervention ou d’apport d’énergie. Les organismes impliqués sont généralement faciles à cultiver dans des milieux organiques simples, constituent une ressource renouvelable et peuvent généralement être simplement laissés à leur travail.
On sait depuis longtemps que divers organismes peuvent synthétiser des particules inorganiques, notamment de la silice et du carbonate de calcium, ou de la craie. De nombreux microorganismes sont capables de réduire les ions métalliques en métaux. Certaines bactéries peuvent produire un matériau magnétique par réduction des composés du fer, en incorporant des nanoparticules magnétiques dans des corps appelés magnétosomes dans leurs cellules. L'intérêt porté à ces activités microbiennes a conduit au développement de technologies conçues pour permettre la biosynthèse de nanoparticules.
Les nanoparticules d'argent et d'or présentent un intérêt particulier car elles ont un large éventail d'applications possibles et que les recherches sur la biosynthèse de nanoparticules ont principalement porté sur ces métaux. Bien que les métaux sous leurs formes les plus familières ne soient pas très réactifs, ils sont, comme beaucoup de substances, beaucoup plus réactifs sous forme de nanoparticules. Cela est dû en grande partie au rapport surface / volume beaucoup plus élevé. Les nanoparticules d'argent et d'or peuvent être utilisées en tant que catalyseurs, agents antibactériens, systèmes d'administration de médicaments, traitements anticancéreux et dans le suivi de divers produits biochimiques.
Un certain nombre de types de bactéries ont été utilisés avec succès dans la biosynthèse de nanoparticules. Cela peut se produire à la fois de manière intracellulaire - dans les cellules vivantes - et extracellulairement - en dehors des cellules. Une souche de la bactérie facilement disponible Escherichia coli s'est avérée produire des nanoparticules d'argent intracellulaires et extracellulaires lorsqu'une solution de nitrate d'argent (AgNO 3 ) est ajoutée à son milieu de croissance. Un certain nombre d'autres bactéries, y compris les cyanobactéries, peuvent également produire des nanoparticules d'argent à partir de nitrate d'argent. On pense que les bactéries utilisent l'anion nitrate (NO 3 - ) comme source d'azote, laissant de l'argent métallique.
Des nanoparticules d'or ont été synthétisées par des bactéries à partir de composés d'or et de chlore solubles dans l'eau, appelés chloroaurates, qui possèdent un anion AuCl 4 - . Un certain nombre de bactéries différentes ont été utilisées avec succès à cette fin et des nanoparticules peuvent être produites à l'intérieur et à l'extérieur des cellules bactériennes. Dans certains cas, la forme des nanoparticules d'or produites peut être contrôlée en ajustant le pH du milieu.
Les champignons et les plantes à fleurs ont également été utilisés expérimentalement pour synthétiser des nanoparticules. Des préparations de plusieurs espèces d' Aspergillus et d'autres moisissures, ainsi que d'au moins une espèce de champignon comestible se sont avérées produire des nanoparticules extracellulaires d'argent et d'or. Des extraits d’un certain nombre de plantes à fleurs, y compris Aloe vera et Pelargonium graveolens , un type de géranium, se sont révélés former des nanoparticules d’argent et d’or lorsqu’ils se mélangent à des composés solubles appropriés de ces métaux.