Qual è la biosintesi delle nanoparticelle?
Le nanoparticelle hanno acquisito notevole importanza all'inizio del XXI secolo a causa dell'espansione del settore delle nanotecnologie e molte ricerche sono state condotte per trovare metodi di produzione economici, convenienti e sicuri. La biosintesi delle nanoparticelle - produzione di nanoparticelle da parte di organismi viventi o materiale di origine biologica - è una via che mostra molte promesse. Esistono diversi tipi di biosintesi che possono essere impiegati: ad esempio, le nanoparticelle possono essere sintetizzate usando batteri o funghi viventi o usando estratti di piante. Queste tecniche possono offrire vantaggi rispetto ai metodi più tradizionali di sintesi di nanoparticelle perché sono ecocompatibili, possono avvenire a temperatura ambiente o inferiore e richiedono poco intervento o input di energia. Gli organismi coinvolti sono generalmente facilmente coltivati in semplici mezzi organici, sono una risorsa rinnovabile e di solito possono semplicemente essere lasciati a fare il loro lavoro.
È noto da tempo che vari organismi potrebbero sintetizzare particelle inorganiche, tra cui silice e carbonato di calcio o gesso. Molti microrganismi sono in grado di ridurre gli ioni metallici a metallo. Alcuni batteri possono produrre materiale magnetico mediante la riduzione di composti di ferro, incorporando nanoparticelle magnetiche in corpi noti come magnetosomi all'interno delle loro cellule. L'interesse per queste attività microbiche ha portato allo sviluppo di tecnologie progettate per consentire la biosintesi delle nanoparticelle.
Le nanoparticelle d'argento e d'oro sono di particolare interesse, in quanto hanno una vasta gamma di possibili applicazioni, e l'obiettivo principale della ricerca sulla biosintesi delle nanoparticelle è stato su questi metalli. Sebbene i metalli nelle loro forme più familiari non siano molto reattivi, sono - come molte sostanze - molto più reattivi sotto forma di nanoparticelle. Ciò è dovuto in gran parte al rapporto superficie / volume molto più elevato. Le nanoparticelle d'argento e d'oro possono essere utilizzate come catalizzatori, agenti antibatterici, sistemi di rilascio di farmaci, trattamenti anticancro e nel monitoraggio di vari prodotti biochimici.
Numerosi tipi di batteri sono stati impiegati con successo nella biosintesi delle nanoparticelle. Ciò può avvenire sia a livello intracellulare - all'interno delle cellule viventi - sia a livello extracellulare - all'esterno delle cellule. È stato scoperto che un ceppo del batterio facilmente disponibile Escherichia coli produce nanoparticelle d'argento intracellulari ed extracellulari quando una soluzione di nitrato d'argento (AgNO 3 ) viene aggiunta al suo mezzo di crescita. Numerosi altri batteri, inclusi i cianobatteri, possono anche produrre nanoparticelle d'argento da nitrato d'argento. Si pensa che i batteri usino l'anione nitrato (NO 3 - ) come fonte di azoto, lasciando argento metallico.
Le nanoparticelle d'oro sono state sintetizzate da batteri provenienti da composti di cloro-oro solubili in acqua noti come cloroaurati, che presentano un AuCl 4 - anione. Un certo numero di batteri diversi sono stati utilizzati con successo per questo scopo e le nanoparticelle possono essere prodotte all'interno e all'esterno delle cellule batteriche. In alcuni casi, la forma delle nanoparticelle d'oro prodotte può essere controllata regolando il pH del mezzo.
I funghi e le piante da fiore sono stati anche usati sperimentalmente per sintetizzare le nanoparticelle. È stato scoperto che i preparati di diverse specie di Aspergillus e altri stampi, nonché di almeno una specie di funghi commestibili, producono nanoparticelle extracellulari sia d'argento che d'oro. Estratti da una serie di piante da fiore, tra cui Aloe Vera e Pelargonium graveolens , un tipo di geranio, sono stati osservati per formare nanoparticelle d'argento e d'oro mescolandosi con opportuni composti solubili di questi metalli.