Використання мікроорганізмів для біогенного синтезу наночасток

Abstract

Наночастки різних металів використовують у багатьох галузях — медицині, сільському господарстві, харчовій промисловості, хімічній та нафтохімічній промисловості, електроніці. Є різні способи отримання наночасток — хімічні, фізичні, а також популярні на сьогодні біологічні методи. Слід наголосити, що отримання наночасток різних елементів і сполук за допомогою мікроорганізмів є екологічно чистим та економічно вигідніш, оскільки при такому способі синтезу відпадає необхідність у використанні токсичних і дорогих матеріалів. Тож метою цього огляду є аналіз сучасної наукової літератури щодо можливостей використання бактерій, грибів та дріжджів для біогенного синтезу наночасток, їхніх властивостей і перспектив можливого застосування. Мікробний синтез наночасток пов’язує нанотехнології і мікробні біотехнології. В огляді наведені дані щодо застосування бактерій родів Bacillus, Pseudomonas, Isoptericola, Acinetobacter, Halomonas, Streptomyces тощо для синтезу наночасток золота, срібла, паладію, міді, діоксиду титану та оксиду цинку. Наведено інформацію про внутрішньо- та позаклітинний синтез наночасток міцеліальними грибами: аскоміцетами Neurospora crassa, ендофітами Fusarium solani, термофілами Thermoascus thermophilus, сапротрофами Cladosporium cladosporioides тощо. Описані різні способи синтезу наночасток срібла, селену, заліза, діоксиду кремнію, оксиду цинку, фериту кобальту з використанням дріжджів роду Saccharomyces, Magnusiomyces, Pichia. Показано різні підходи авторів до параметрів біогенного синтезу наночасток з використанням мікроорганізмів (різні температурні параметри, зміна pH, тривалість процесу тощо). Наведено дані щодо різних способів використання біологічної системи для синтезу наночасток — застосування культуральної рідини, безклітинного супернатанту або безклітинного екстракту. Визначено морфологічні характеристики та розміри біогенних наночасток, можливі механізми їх синтезу, а також властивості та галузі застосування. Nanoparticles of various metals are used in many industries — medicine, agriculture, food, chemical, petrochemical and electronics. There are different ways to obtain nanoparticles — chemical, physical and also biological methods which are popular today. It should be noted that obtaining nanoparticles of various elements and compounds using microorganisms is environmentally friendly and cost-effective. This method of synthesis eliminates the need of using toxic and expensive materials. Therefore, the aim of this review is to analyze modem scientific literature on the possibilities of using bacteria, fungi and yeast for the biogenic synthesis of nanoparticles. Special attention was paid to their properties and potential applications. Microbial synthesis of nanoparticles connects nanotechnology and microbial biotechnology. The review provides data on the use of bacteria of the genera Bacillus, Pseudomonas, Isoptericola, Acinetobacter, Halomonas, Streptomyces etc. for the synthesis of gold, silver, palladium, copper, titanium dioxide and zinc oxide nanoparticles. Intra- and extracellular synthesis of nanoparticles of filamentous fungi is discussed: asco- mycetes Neurospora crassa, endophyte Fusarium solani, thermophiles Thermoascus thermophilus, saprotroph Clado- sporium cladosporioides and others. Various methods for the synthesis of silver, selenium, iron, silicon dioxide, zinc oxide, cobalt ferrite nanoparticles using yeast of the genus Saccharo- rrtyces, Magnusiomyces, Pichia are described. Various approaches of the authors to the parameters of the biogenic synthesis of nanoparticles using microorganisms are shown — different temperature parameters, pH change, process duration. The data on various ways of using the biological system for the synthesis of nanoparticles: culture fluid, acellular supernatant, or acellular extract are presented. Morphological characteristics and sizes of biogenic nanoparticles, possible mechanisms for their synthesis, as well as properties and applications are also indicated.