Hva er biosyntesen av nanopartikler?
Nanopartikler har fått betydelig betydning på begynnelsen av det 21. århundre på grunn av utvidelsen av nanoteknologibransjen, og mye forskning har gått til å finne billige, praktiske og sikre produksjonsmetoder. Biosyntesen av nanopartikler - produksjon av nanopartikler av levende organismer eller materiale av biologisk opprinnelse - er en rute som viser mye løfte. Det er en rekke typer biosyntese som kan brukes - for eksempel kan nanopartikler syntetiseres ved bruk av levende bakterier eller sopp, eller ved bruk av planteekstrakter. Disse teknikkene kan gi fordeler i forhold til mer tradisjonelle metoder for å syntetisere nanopartikler fordi de er miljøvennlige, kan foregå rundt romtemperatur eller lavere, og krever lite inngrep eller tilførsel av energi. De involverte organismene dyrkes vanligvis lett i enkle organiske medier, er en fornybar ressurs og kan vanligvis bare la være å gjøre sitt arbeid.
Det har lenge vært kjent at forskjellige organismer kan syntetisere uorganiske partikler, inkludert silika og kalsiumkarbonat eller kritt. Mange mikroorganismer er i stand til å redusere metallioner til metall. Noen bakterier kan produsere magnetisk materiale ved reduksjon av jernforbindelser, og inkorporere magnetiske nanopartikler i legemer kjent som magnetosomer i cellene. Interessen for disse mikrobielle aktivitetene har ført til utvikling av teknologier designet for å muliggjøre biosyntesen av nanopartikler.
Nanopartikler av sølv og gull er av spesiell interesse, ettersom de har et bredt spekter av mulige anvendelser, og hovedfokuset for forskning på biosyntesen av nanopartikler har vært på disse metallene. Selv om metallene i deres mer kjente former ikke er veldig reaktive, er de - som mange stoffer - mye mer reaktive i nanopartikkelform. Dette skyldes i stor grad det mye høyere forholdet mellom overflate og volum. Nanopartikler av sølv og gull kan brukes som katalysatorer, antibakterielle midler, medikamentleveringssystemer, antikreftbehandling og til overvåking av forskjellige biokjemikalier.
En rekke typer bakterier har blitt benyttet med suksess i biosyntesen av nanopartikler. Dette kan skje både intracellulært - inne i levende celler - og ekstracellulært - utenfor cellene. En stamme av den lett tilgjengelige bakterien Escherichia coli har vist seg å produsere intracellulære og ekstracellulære nanopartikler av sølv når en løsning av sølvnitrat (AgNO 3 ) tilsettes dens vekstmedium. En rekke andre bakterier, inkludert cyanobakterier, kan også produsere nanopartikler av sølvnitrat. Det antas at bakteriene bruker nitratanionen (NO 3 - ) som en kilde til nitrogen, og etterlater metallisk sølv.
Nanopartikler i gull er blitt syntetisert av bakterier fra vannoppløselige gull-klorforbindelser kjent som kloroaurater, som har en AuCl 4 - anion. En rekke forskjellige bakterier er blitt brukt med suksess for dette formålet, og nanopartikler kan produseres i og utenfor bakteriecellene. I noen tilfeller kan formen på de produserte gullnanopartiklene kontrolleres ved å justere pH i mediet.
Sopp og blomstrende planter har også blitt brukt eksperimentelt for å syntetisere nanopartikler. Preparater fra flere arter av Aspergillus og andre muggsopp, samt minst én art av spiselig sopp, har vist seg å produsere ekstracellulære nanopartikler av både sølv og gull. Ekstrakter fra en rekke blomstrende planter, inkludert Aloe vera og Pelargonium graveolens , en type geranium, er blitt observert for å danne sølv- og gullnanopartikler ved blanding med passende oppløselige forbindelser av disse metaller.