Jump to content

Синтез наночастиц грибами

На протяжении всей истории человечества грибы использовались в качестве источника пищи и для ферментации и консервирования продуктов и напитков. В 20-м веке люди научились использовать грибы для защиты здоровья человека ( антибиотики , антихолестериновые статины и иммунодепрессанты), в то время как промышленность использовала грибы для крупномасштабного производства ферментов , кислот и биосурфактантов . [ 1 ] С появлением современных нанотехнологий в 1980-х годах грибы сохранили свою значимость, обеспечивая более экологичную альтернативу химически синтезированным наночастицам. [ 2 ]

СЭМ-изображение грибных гиф и наночастиц серебра, полученных из грибов, показывает большой конгломерат, состоящий из отдельных наночастиц, с грибковыми гифами (темными областями) на заднем плане.

Наночастица . определяется как имеющая одно измерение размером 100 нм или меньше В химическом синтезе наночастиц обычно участвуют экологически токсичные или биологически опасные восстановители. [ 2 ] поэтому начался поиск более экологически чистых альтернатив производства. [ 3 ] [ 4 ] Текущие исследования показали, что микроорганизмы, растительные экстракты и грибы могут производить наночастицы биологическими путями. [ 2 ] [ 3 ] [ 5 ] Наиболее распространенными наночастицами, синтезируемыми грибами, являются серебро и золото , однако грибы использовались в синтезе других типов наночастиц, включая оксид цинка , платину , магнетит сульфида и селенида кадмия , диоксид циркония, кремнезем, титан, а также квантовые точки .

Производство наночастиц серебра

[ редактировать ]

Синтез наночастиц серебра был исследован с использованием многих распространенных видов грибов, включая Trichoderma , [ 6 ] [ 7 ] Фузариоз , [ 8 ] Пенициллиум , [ 9 ] Ризоктония , [ нужна ссылка ] Плеврот и Аспергилл . [ 10 ] Внеклеточный синтез был продемонстрирован Trichoderma virde , T. reesei , Fusarium oxysporm , F. semitectum , F. solani , Aspergillus niger , A. flavus , [ 11 ] A. fumigatus , A. clavatus , Pleurotus ostreatus , Cladosporium cladosporioides , [ 6 ] Penicillium brevicompactum , P. Fellutanum , эндофитный Rhizoctonia sp., Epicoccum nigrum , Chrysosporium tropicum и Phoma glomerata , в то время как было показано, что внутриклеточный синтез происходит у Verticillium. [ 12 ] видов и Neurospora crassa .

Производство наночастиц золота

[ редактировать ]

Синтез наночастиц золота был исследован с использованием Fusarium . [ 13 ] Нейроспора , [ 14 ] Вертициллез , дрожжи, [ 15 ] [ 16 ] и Аспергилл . Внеклеточный синтез наночастиц золота был продемонстрирован Fusarium oxysporum , Aspergillus niger и цитозольными экстрактами Candida albican . Внутриклеточный синтез наночастиц золота был продемонстрирован видом Verticillum , V. luteoalbum . [ 17 ]

Разное производство наночастиц

[ редактировать ]

Помимо золота и серебра, Fusarium oxysporum использовался для синтеза наноразмерных частиц диоксида циркония, титана, сульфида кадмия и селенида кадмия. Наночастицы сульфида кадмия также были синтезированы Trametes versicolor , Schizosaccharomyces pombe и Candida glabrata . [ 18 ] Также было продемонстрировано, что гриб белой гнили Phanerochaete chrysosporium способен синтезировать наночастицы элементарного селена. [ 19 ]

Техники и условия культивирования

[ редактировать ]

Методы культивирования и среды различаются в зависимости от требований используемого изолята гриба, однако общая процедура состоит из следующего: гифы грибов обычно помещают в жидкую питательную среду и помещают в встряхиваемую культуру до тех пор, пока биомасса грибковой культуры не увеличится. Грибковые гифы удаляют из питательной среды, промывают дистиллированной водой для удаления питательной среды, помещают в дистиллированную воду и инкубируют на встряхиваемой культуре в течение 24-48 часов. Грибковые гифы отделяют от надосадочной жидкости и аликвоту надосадочной жидкости добавляют к 1,0 мМ раствору ионов. Затем раствор ионов контролируют в течение 2–3 дней на предмет образования наночастиц. Другой распространенный метод культивирования заключается в добавлении промытых грибных гиф непосредственно в 1,0 мМ раствор ионов вместо использования грибкового фильтрата. Нитрат серебра является наиболее широко используемым источником ионов серебра, но сульфат серебра . также используется [ нужна ссылка ] Золотохлористоводородная кислота обычно используется в качестве источника ионов золота в различных концентрациях (1,0 мМ [ 13 ] и от 250 до 500 мг [ 17 ] Au на литр). Синтез наночастиц сульфида кадмия для F. oxysporum проводился с использованием Cd в соотношении 1:1. 2+ и ТАК 4 2− в концентрации 1 мМ. [ 20 ] Наночастицы золота могут различаться по форме и размеру в зависимости от pH раствора ионов. [ 17 ] Герике и Пинчес (2006) сообщили, что для V. luteoalbum небольшие (около 10 нм) сферические наночастицы золота образуются при pH 3, более крупные (сферические, треугольные, шестиугольные и стержневые) наночастицы золота образуются при pH 5 и при pH 7. до pH 9 крупные наночастицы имеют тенденцию терять определенную форму. Температурные взаимодействия для наночастиц серебра и золота были схожими; более низкая температура привела к образованию более крупных наночастиц, а более высокая температура привела к образованию более мелких наночастиц. [ 17 ]

Аналитические методы

[ редактировать ]

Визуальные наблюдения

[ редактировать ]

Для наночастиц серебра, синтезированных извне, раствор ионов серебра обычно приобретает коричневатый цвет. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] но эта реакция потемнения может отсутствовать. [ нужна ссылка ] У грибов, синтезирующих внутриклеточные наночастицы серебра, гифы темнеют до коричневатого цвета, а раствор остается прозрачным. В обоих случаях реакция потемнения объясняется поверхностным плазмонным резонансом металлических наночастиц. [ 6 ] [ 21 ] Для внешнего производства наночастиц золота цвет раствора может варьироваться в зависимости от размера наночастиц золота; более мелкие частицы кажутся розовыми, а крупные частицы кажутся фиолетовыми. Внутриклеточный синтез наночастиц золота обычно окрашивает гифы в фиолетовый цвет, в то время как раствор остается прозрачным. Сообщалось, что внешне синтезированные наночастицы сульфида кадмия делают цвет раствора ярко-желтым. [ 20 ]

Аналитические инструменты

[ редактировать ]

Сканирующая электронная микроскопия ( SEM ), просвечивающая электронная микроскопия ( TEM ), энергодисперсионный рентгеновский анализ ( EDX ), УФ-видимая спектроскопия и дифракция рентгеновских лучей используются для характеристики различных аспектов наночастиц. И СЭМ, и ПЭМ можно использовать для визуализации местоположения, размера и морфологии наночастиц, а УФ-видимую спектроскопию можно использовать для подтверждения металлической природы, размера и уровня агрегации. Энергодисперсионный рентгеноструктурный анализ применяется для определения элементного состава, а рентгенодифракция — для определения химического состава и кристаллографической структуры. Пики поглощения УФ-Вид наночастиц серебра, золота и сульфида кадмия могут варьироваться в зависимости от размера частиц: пик частиц серебра размером 25–50 нм составляет ок. 415 нм, наночастицы золота 30-40 нм, пик ок. 450 нм, а край поглощения сульфида кадмия ок. 450 указывает на квантовый размер частиц. [ 20 ] Более крупные наночастицы каждого типа будут иметь пики или края поглощения УФ-ВИД, которые смещаются в сторону более длинных волн, тогда как меньшие наночастицы будут иметь пики или края поглощения УФ-ВИД, которые смещаются в сторону более коротких волн.

Механизмы формирования

[ редактировать ]

Золото и серебро

[ редактировать ]
СЭМ-изображение наночастиц серебра грибкового происхождения, стабилизированных покрывающим агентом.

Было высказано предположение, что нитратредуктаза инициирует образование наночастиц многими грибами, включая виды Penicillium , в то время как несколько ферментов, α-НАДФН-зависимые редуктазы, нитрат-зависимые редуктазы и внеклеточный челночный хинон, участвуют в синтезе наночастиц серебра у Fusarium oxysporum . Джайн и др. (2011) указали, что синтез наночастиц серебра для A. flavus белка (цистеина и свободных аминогрупп), первоначально происходит с помощью белка «33 кДа», за которым следует электростатическое притяжение которое стабилизирует наночастицу путем образования блокирующего агента. [ 11 ] Внутриклеточный синтез наночастиц серебра и золота до конца не изучен, но было предложено подобное электростатическое притяжение, восстановление и накопление поверхности клеточной стенки грибов. [ 20 ] Внешний синтез наночастиц золота P. chrysosporium был приписан лакказе , тогда как внутриклеточный синтез наночастиц золота был приписан лигниназе . [ 20 ]

Сульфид кадмия

[ редактировать ]

Синтез наночастиц сульфида кадмия дрожжами включает секвестрацию Cd. 2+ пептидами, родственными глутатиону, с последующим восстановлением внутри клетки. Ахмад и др. (2002) сообщили, что синтез наночастиц сульфида кадмия Fusarium oxysporum основан на сульфатредуктазном (ферментном) процессе.

  1. ^ Барредо Дж.Л., изд. (2005). «Микробные клетки и ферменты». Микробные ферменты и биотрансформации . Хумана Пресс. стр. 1–10. ISBN  978-1-58829-253-7 .
  2. ^ Перейти обратно: а б с Горбани, HR; Сафекорди А.А.; Аттар Х; Резаят Сорхабади С.М. (2011). «Биологические и небиологические методы синтеза наночастиц серебра». Ежеквартальный журнал химической и биохимической инженерии . 25 : 317–326.
  3. ^ Перейти обратно: а б Абу Эль-Нур, ММ; Эфтаиха А; Аль-Вартан А; Аммар РАА (2010). «Синтез и применение наночастиц серебра» . Арабский химический журнал . 3 (3): 135–140. дои : 10.1016/j.arabjc.2010.04.008 .
  4. ^ Попеску, М; Веля А; Лоринци А (2010). «Биогенное производство наночастиц». Дайджест J наноматериалов и биоструктур . 5 : 1035–1040.
  5. ^ Састри, М; Ахмад А; Хан М.И.; Кумар Р. (2003). «Биосинтез наночастиц металлов с использованием грибов и актиномицетов». Современная наука . 85 : 162–170.
  6. ^ Перейти обратно: а б с Вахаби, К; Мансури Г.А.; Карими С (2011). «Биосинтез наночастиц серебра грибом Trichoderma reesei : путь крупномасштабного производства AgNP» . Журнал наук . 1 : 65–79. дои : 10.5640/insc.010165 .
  7. ^ Перейти обратно: а б Басавараджа, С; Баладжи С.Д.; Лагашетти А; Раджасаб АХ; Венкатараман А (2008). «Внеклеточный биосинтез наночастиц серебра с использованием гриба Fusarium semitectum ». Бюллетень исследования материалов . 45 (5): 1164–1170. doi : 10.1016/j.materresbull.2007.06.020 .
  8. ^ Перейти обратно: а б Дуран, Н.; Маркато П.Д.; Алвес О.Л.; IH де Соуза Дж; Эспозито Э (2005). «Механистические аспекты биосинтеза наночастиц серебра несколькими штаммами Fusarium oxysporum » . Журнал нанобиотехнологий . 3 :8. дои : 10.1186/1477-3155-3-8 . ПМЦ   1180851 . ПМИД   16014167 .
  9. ^ Перейти обратно: а б Навин, Х; Кумар Дж; Картик Л; Роа Б (2010). «Внеклеточный биосинтез наночастиц серебра с использованием нитчатого гриба Penicillium sp». Архивы прикладных научных исследований . 2 : 161–167.
  10. ^ Бхайнса, Канзас; Д'Суза СФ (2006). «Внеклеточный биосинтез наночастиц серебра с использованием гриба Aspergillus fumigatas ». Коллоиды и поверхности B: Биоинтерфейсы . 47 (2): 160–164. дои : 10.1016/j.colsurfb.2005.11.026 . ПМИД   16420977 .
  11. ^ Перейти обратно: а б Джайн, Н.; Джайн Н., Бхаргава А., Маджумдар С., Тарафдар Дж., Панвар Дж.; Маджумдар, Сонали; Тарафдар, JC; Панвар, Джитендра (2011). «Внеклеточный биосинтез и характеристика наночастиц серебра с использованием Aspergillus flavus NJP08: взгляд на механизм». Наномасштаб . 3 (2): 635–641. Бибкод : 2011Nanos...3..635J . дои : 10.1039/c0nr00656d . ПМИД   21088776 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  12. ^ Мукерджи, П; Ахмад А., Мандал Д., Сенапати С., Сайнкар С., Хан М., Паришча Р., Аджайкумар П., Алам М., Кумар Р., Састри М.; Мандал, Диндаял; Сенапати, Сатьяджьоти; Сайнкар, Судхакар Р.; Хан, Мохаммед И.; Парища, Рену; Аджайкумар, ПВ; Алам, Мансур; Кумар, Раджив; Састри, Мурали (2001). «Грибково-опосредованный синтез наночастиц серебра и их иммобилизация в мицелиальном матриксе; новый биологический подход к синтезу наночастиц». Нано-буквы . 1 (10): 515–519. Бибкод : 2001NanoL...1..515M . дои : 10.1021/nl0155274 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  13. ^ Перейти обратно: а б Мукерджи, П; Сенапати С; Мандал Д; Ахмад А; Хан М; Кумар Р; Састри М (2002). «Внеклеточный синтез наночастиц золота грибом Fusarium oxysporum ». ХимБиоХим . 3 (5): 461–463. doi : 10.1002/1439-7633(20020503)3:5<461::AID-CBIC461>3.0.CO;2-X . ПМИД   12007181 . S2CID   34520744 .
  14. ^ Кастро-Лонгория, Э; Вильчис-Нестор А и Авалес-Борха М; Авалос-Борха, М. (2011). «Биосинтез серебра, золота и биметаллических наночастиц с использованием нитчатого гриба Neurospora crassa ». Коллоиды и поверхности B: Биоинтерфейсы . 83 (1): 42–48. дои : 10.1016/j.colsurfb.2010.10.035 . ПМИД   21087843 .
  15. ^ Агнихотри, М; Джоши С; Кумар А; Зиньярде С; Кулкарни С (2009). «Биосинтез наночастиц золота тропическими морскими дрожжами Yarrowia lipolytica NCIM 3589». Материалы писем . 63 (15): 1231–1234. Бибкод : 2009MatL...63.1231A . дои : 10.1016/j.matlet.2009.02.042 .
  16. ^ Чаухан, А; Зубайр С; Туфаил С; Шервани А; Саджид М; Раман С; Азам А; Овайс М (2011). «Биологический синтез наночастиц золота, опосредованный грибами: потенциал обнаружения рака печени» . Международный журнал наномедицины . 6 : 2305–2319. дои : 10.2147/ijn.s23195 . ПМК   3205127 . ПМИД   22072868 .
  17. ^ Перейти обратно: а б с д Герике, М; Пинчес А (2006). «Биологический синтез наночастиц металлов». Гидрометаллургия . 83 (1–4): 132–140. Бибкод : 2006HydMe..83..132G . doi : 10.1016/j.гидромет.2006.03.019 .
  18. ^ Ли, Х; Сюй Х; Чэнь З; Чен Г (2011). «Биосинтез наночастиц микроорганизмами и их применение» . Журнал наноматериалов . 2011 : 1–16. дои : 10.1155/2011/270974 .
  19. ^ Эспиноза-Ортис, Э.Дж.; Гонсалес-Хил Дж; Сайкалы ЧП; ван Халлебуш ЭД; Объектив ПНЛ (2014). «Влияние оксианионов селена на гриб белой гнили Phanerochaete chrysosporium ». Appl Microbiol Biotechnol . 99 (5): 2405–2418. дои : 10.1007/s00253-014-6127-3 . ПМИД   25341399 . S2CID   253768254 .
  20. ^ Перейти обратно: а б с д и Ахмад, А; Мукерджи П; Мандал Д; Сенапати С; Хан М; Кумар Р; Састри М (2002). «Фермент-опосредованный внеклеточный синтез наночастиц CdS грибом Fusarium oxysporum ». Журнал Американского химического общества . 124 (41): 12108–12109. дои : 10.1021/ja027296o . ПМИД   12371846 .
  21. ^ Шанкар, С; Ахмад А; Састри М (2003). «Биосинтез наночастиц серебра с помощью листьев герани». Биотехнология. Прог . 19 (6): 1627–1631. дои : 10.1021/bp034070w . ПМИД   14656132 . S2CID   10120705 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 003f8a8953d2d00a94e94c597a5679c2__1722512640
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/00/c2/003f8a8953d2d00a94e94c597a5679c2.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Synthesis of nanoparticles by fungi - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)