«ЗЕЛЕНИЙ» СИНТЕЗ НАНОЧАСТИНОК БЛАГОРОДНИХ МЕТАЛІВ ТА НАПІВПРОВІДНИКОВИХ НАНОКРИСТАЛІВ CdS ЗА ДОПОМОГОЮ БІОЛОГІЧНОЇ СИРОВИНИ
DOI:
https://doi.org/10.15407/scine11.01.055Ключові слова:
«зелений» синтез наночастинок, біологічний синтез наночастинок, фітохімічні ємкості, наночастинки благородних металів, біметалічні наночастинки, напівпровідникові квантові точкові наночастинки, флуоресцентні нанокристали сульфіду кадмію.Анотація
Розглянуто основоположні принципи синтезу наночастинок металів і напівпровідникових нанокристалів та перспективи його застосування. Проаналізовано актуальність використання живих систем і їх компонентів для розробки технологій «зеленого» синтезу нанооб’єктів із винятковими властивостями та широким спектром застосувань. Описано біотехнологічний синтез наночастинок срібла, золота та біметалічних срібно-золотих наночастинок з використанням екстрактів рослин Magnolia denudata, M. stellata, Camellia sinensis var. sinensis, C. si nensis var. assamica, Orthosiphon stamineus та Hypericum per foratum. Наведено результати отримання флуоресцентних напівпровідникових нанокристалів сульфіду кадмію за допомогою бактерії Escherichia coli, базидіального гриба Pleurotus ostreatus та рослини Linaria maroccana. Представлено морфологічні та оптичні характеристики синтезованих наночастинок.
Посилання
Mohanpuria, P., Rana, N., and Yadav, S.: Biosynthesis of Nanoparticles: Technological Concepts and Future Applications. J. Nanopart. Res., 10, 507-517 (2008).
https://doi.org/10.1007/s11051-007-9275-x
Tam, J.M., Tam, J.O., Murthy, A. et al.: Controlled Assembly of Biodegradable Plasmonic Nanoclusters for Near-Infrared Imaging and Therapeutic Applications. ACS Nano, 4, 2178-2184 (2010).
https://doi.org/10.1021/nn9015746
Burlaka, O.M., Pirko, Ya.V., Yemets, A.I., and Blume, Ya. B.: «Green» Synthesis of Metal Nanoparticles: Capacity of Biological Systems and Prospects for Development. Nanostructure Material Science, 4, 89-103 (2012) (in Ukrainian).
Sarwat, B.R., Ghaderi, S., Keshtgar, M., and Seifalian, A.M.: Semiconductor Quantum Dots as Fluorescent Probes for In Vitro and In Vivo Bio-Molecular and Cellular Imaging. Nano Rev., 1, 1-15 (2010).
Singh, S.H., Bozhilov, K., Mulchandani, A. et al.: Biologically Programmed Synthesis of Core-Shell CdSe/ZnS Nanocrystals. Chem. Commun., 46, 1473-1475 (2010).
https://doi.org/10.1039/b920688d
Michalet, X., Pinaud, F.F., and Bentolila, L.A.: Quantum Dots for Live Cells, In Vivo Imaging, and Diagnostics. Science, 307, 5709, 538—544 (2005).
https://doi.org/10.1126/science.1104274
Dahl, J.A., Maddux, B.L.S., and Hutchison, J.E.: Toward Greener Nanosynthesis. Chem. Rev., 107, 2228-2269 (2007).
https://doi.org/10.1021/cr050943k
Iravani, S.: Green Synthesis of Metal Nanoparticles Using Plants. Green Chem., 13, 2638-2650 (2011).
https://doi.org/10.1039/c1gc15386b
Krutiakov, Yu.A., Kudrinski, A.A., Olenin, A.Yu., and Lisichkin, G.V.: Synthesis and Properties of Silver Nanoparticles: Achievement and Prospects. Uspekhi Khimii, 77, 3, 242-269 (2008) (in Russian).
Darroudi, M., Ahmad, M.B., Zamiri, R. et al.: Time-Dependent Effect in Green Synthesis of Silver Nanoparticles. Int. J. Nanomedicine, 6, 677-681 (2011).
https://doi.org/10.2147/IJN.S17669
Nirmal, M., Dabbousi, B.O., Bawendi, M.G., Brus, L.E. et al.: Fluorescence Intermittency in Single Cadmium Selenide Nanocrystals. Nature, 383, 802-804 (1996).
https://doi.org/10.1038/383802a0
Gaponik, N., Talapin, D.V., Rogach, A.L. et al.: Thiol-Capping of CdTe Nanocrystals: an Alternative to Organometallic Synthetic Routes. J. Phys. Chem., 106, 7177-7185 (2002).
https://doi.org/10.1021/jp025541k
Shankar, S.S., Rai, A., Ahmad, A., and Sastry, M.: Rapid Synthesis of Au, Ag, and Bimetallic Au Core—Ag Shell Manoparticles Using Neem (Azadirachta indica) Leaf Broth. J. Coll. Interface Sci., 275, 496-502 (2004).
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2004.03.003
Song, J.Y. and Kim, B.S.: Rapid Biological Synthesis of Silver Nanoparticles Using Plant Leaf Extracts. Bioproc. Biosyst. Eng., 32, 79—84 (2009).
https://doi.org/10.1007/s00449-008-0224-6
Lim, J.-S., Kim, S.-M., Lee, S.-Y. et al.: Formation of Au/Pd Alloy Nanoparticles on TMV. J. Nanomater., 6, 620505-620511 (2010).
https://doi.org/10.1155/2010/620505
Nair, B. and Pradeep, T.: Coalescence of Nanoclusters and Formation of Submicron Crystallites Assisted by Lactobacillus Strains. Cryst. Growth. Des., 2, 293-298 (2002).
https://doi.org/10.1021/cg0255164
Kannan, N. and Subbalaxmi, S.: Green Synthesis of Silver Nanoparticles Using Bacillus Subtillus IA751 and Its Antimicrobial Activity. Res. J. Nanosci. Nanotechnol., 1, 2, 94-97 (2011).
https://doi.org/10.3923/rjnn.2011.87.94
Manonmani, V. and Vimala, J.: Biosynthesis of Ag Nanoparticles for the Detection of Pathogenic Bacteria in Food. 2011 Int. Conf. Innovat., Management Service IPEDR., 14, 311 (2011).
Mousavi, R.A, Akhavan, S.A., and Fazeli, M.R.: Biosynthesis, Purification and Characterization of Cadmium Sulfide Nanoparticles Using Enterobacteriaceae and Their Application. Nanomater. Appl. Proper., 1, 1, 1-5 (2012).
Dameron, C.T., Reese, R.N., and Mehra, R.K.: Biosynthesis of Cadmium Sulphide Quantum Semiconductor Crystallites. Nature, 338, 13, 596-597 (1989).
https://doi.org/10.1038/338596a0
Ahmad, A., Senapati, S., Khan, M.I. et al.: Intracellular Synthesis of Gold Nanoparticles by a Novel Alkalotolerant Actinomycete, Rhodococcus sp. Nanotechnol., 14, 824 — 828 (2003).
https://doi.org/10.1088/0957-4484/14/7/323
Ahmad, A., Senapati, S., Khan, M.I. et al.: Extracellular Biosynthesis of Monodisperse Gold Nanoparticles by a Novel Extremophilic Actinomycete, Thermomonospora sp. Langmuir, 19, 3550-3553 (2003).
https://doi.org/10.1021/la026772l
Bansal, V., Poddar, P., Ahmad, A., and Sastry, M.: Room-Temperature Biosynthesis of Ferroelectric Barium Titanate Nanoparticles. J. Am. Chem. Soc., 128, 11958-11963 (2006).
https://doi.org/10.1021/ja063011m
Vigneshwaran, N., Ashtaputre, N.M., Varadarajan, P.V. et al.: Biological Synthesis of Silver Nanoparticles Using the Fungus Aspergillus flavus. Mat. Lett., 61, 1413-1418 (2007).
https://doi.org/10.1016/j.matlet.2006.07.042
Kumar, S.A., Ayoobul, A.A., Absar, A., and Khan, M.I.: Extracellular Biosynthesis of CdSe Quantum Dots by the Fungus, Fusarium oxysporum. J. Biomed. Nanotechnol., 3, 190-194 (2007).
https://doi.org/10.1166/jbn.2007.027
Arjunan, K., Murugan, K., Rejeeth, C. et al.: Green Synthesis of Silver Nanoparticles for the control of Mosquito Vectors of Malaria, Filariasis, and Dengue. Vector Borne Zoonotic Dis., 12, 3, 262-269 (2012).
https://doi.org/10.1089/vbz.2011.0661
Jayaseelan, C., Rahuman, A.A., Rajakumar, G. et al.: Synthesis of Pediculocidal and Larvicidal Silver Nanoparticles by Leaf Extract from Heartleaf Moonseed Plant, Tinospora cordifolia Miers. Parasitol. Res., 109, 185-194 (2011).
https://doi.org/10.1007/s00436-010-2242-y
Guidelli, E.J., Ramos, A.P., Zaniquelli, M.E.D., and Baffa, O.: Green Synthesis of Colloidal Silver Nanoparticles Using Natural Rubber Latex Extracted from Hevea brasiliensis. Spectrochimica Acta A, 82, 140-145 (2011).
https://doi.org/10.1016/j.saa.2011.07.024
Kaviya, S., Santhanalakshmi, J., and Viswanathan, B.: Green Synthesis of Silver Nanoparticles Using Polyalthia longifolia Leaf Extract along with D-sorbitol: Study of Antibacterial Activity. J. Nanotechnol. (2011); http://www.hindawi.com/journals/jnt/2011/152970.
Mallikarjuna, K., Narasimha, G., Dillip, G.R. et al.: Green Synthesis of Silver Nanoparticles Using Ocimum Leaf Extract and Characterization. Digest J. Nanomater. Biostruct., 6, 1, 181-186 (2011).
Marchiol, L.: Synthesis of Metal Nanoparticles in Living Plants. Italian J. Agron., 7, 3, 274-282 (2012).
https://doi.org/10.4081/ija.2012.e37
Anshup, A., Venkataraman, J.S., Subramaniam, C. et al.: Growth of Gold Nanoparticles in Human Cells. Langmuir, 21, 11562-11567 (2005).
https://doi.org/10.1021/la0519249
Satyavani, K., Ramanathan, T., and Gurudeeban, S.: Plant Mediated Synthesis of Biomedical Silver Nanoparticles by Using Leaf Extract of Citrullus colocynthis. Res. J. Nanosci. Nanotechnol., 1, 2, 95-101 (2011).
https://doi.org/10.3923/rjnn.2011.95.101
Virkutyte, J. and Varma, R.S.: Green Synthesis of Metal Nanoparticles: Biodegradable Polymers and Enzymes in Stabilization and Surface Functionalization. Chem. Sci., 2, 837-846 (2011).
https://doi.org/10.1039/C0SC00338G
Shukla, R., Nune, S.K., Chanda, N. et al.: Soybeans as a Phytochemical Reservoir for the Production and Stabilization of Biocompatible Gold Nanoparticles. Small., 4, 9, 1425-1436 (2008).
https://doi.org/10.1002/smll.200800525
Mukherjee, P., Senapati, S., Mandal, D. et al.: Extracellular Synthesis of Gold Nanoparticles by the Fungus Fusarium oxysporum. Chem. Bio. Chem., 3, 461-463 (2002).
https://doi.org/10.1002/1439-7633(20020503)3:5<461::AID-CBIC461>3.0.CO;2-X
Shahverdi, A., Minaeian, S., Shahverdi, H.R. et al.: Rapid Synthesis of Silver Nanoparticles Using Culture Supernatants of Enterobacteria: a Novel Biological Approach. Proc. Biochem., 42, 919-923 (2007).
https://doi.org/10.1016/j.procbio.2007.02.005
Xie, J., Lee, J.Y., Wang, D.I.C., and Ting, Y.P.: Silver Nanoplates: from Biological to Biomimetic Synthesis. ACS Nano, 1, 429-439 (2007).
https://doi.org/10.1021/nn7000883
Li, S., Shen, Y., Xie, A. et al.: Green Synthesis of Silver Nanoparticles Using Capsicum annuum L. extract. Green Chem., 9, 852-858 (2007).
https://doi.org/10.1039/b615357g
Li, X., Xu, H., Chen, Zh-Sh., and Chen, G.: Biosynthesis of Nanoparticles by Microorganisms and Their Applications. J. Nanomater., 1-16 (2011).
https://doi.org/10.1155/2011/270974
Pomogailo, A.D., and Kestelman, V.N. (2005). Metallopolymer Nanocomposites. Springer: Berlin, Heidelberg, New York.
He, F., Zhao, D., Liu, J., and Roberts, C.B.: Stabilization of Fe-Pd Bimetallic Nanoparticles with Sodium Carboxymethyl Cellulose for Enhanced Degradation of TCE in Water. Ind. Eng. Chem. Res., 46, 29-34 (2007).
https://doi.org/10.1021/ie0610896
Blume, Ya.B., Pirko, Ya.V., Danilenko, I.A. et al.: Technique for Obtaining Silver and Gold Nanoparticles. Patent of Ukraine for Utility Model no. 86778 of 10.01.2014 (in Ukrainian).
Pirko, Ya., Danylenko, I., Kolomys, O. et al.: Phytochemical Mediated Synthesis of Silver and Gold Nanoparticles. Curr. Pharm. Biotechnol., 13, 15, 85 (2012).
Pirko, Ya., Danylenko, I., Kolomys, O. et al.: Synthesis of Silver Nanoparticles Using Phytoextracts from Higher Plants. Chemistry-2011: 10th Int. Conf. Lithuanian Chemists, 135 (2011).
Danilenko, I.A., Botvinko, A.V., Pirko, Ya.V. et al.: Synthesis and Antibacterial Properties of Silver Nanoparticles Synthesized Using Phytoextracts. Nanosize Systems: Structure, Properties, and Technologies, 472 (2013) (in Ukrainian).
Borova, M.M., Naumenko, A.P., Pirko, Ya.V., Krupodiorova, T.A., Yemets, A.I., and Blume, Ya.B.: Obtaining CdS Quantum Dots Using Pleurotus ostreatus. Reports of the NAS of Ukraine, 2, 153-159 (2014) (in Ukrainian).
https://doi.org/10.15407/dopovidi2014.02.153
Borova, M.M., Naumenko, A.P., Yemets, A.I., and Blume, Ya.B.: Stability of CdS Quantum Dots Synthesized Using Escherichia coli Bacterium. Reports of the NAS of Ukraine, 7, 145-151 (2014) (in Ukrainian).
https://doi.org/10.15407/dopovidi2014.07.145
Borovaya, M.N., Naumenko, A.P., Matvieieva, N.A. et al.: Biosynthesis of Luminescent CdS Quantum Dots Using Plant Hairy Root Culture. Nanoscale Res. Lett., 9 (2014).
https://doi.org/10.1186/1556-276X-9-686
Martínez-Castañón, G.A, Loyola-Rodríguez, J.P, and Reyes-Macías, J.F.: Synthesis and Optical Properties of Functionalized CdS Nanoparticles with Different Sizes. Superficies y vacío, 23, 4, 1-4 (2010).
Asaula, V.N., Mirnaia, T.A., and Yaremchuk, G.G.: Nanostructured Liquid Crystal Systems of Metal Alcanoates with CdS Nanoparticles. Nanosystems, Nanomaterials, and Nanotechnologies, 10, 1, 193-201 (2012) (in Russian).
Rossetti, R, Ellison, J.L, Gibson, J.M, and Brus, L.E.: Size Effects in the Excited Electronic States of Small Colloidal CdS Crystallites. J. Chem. Phys., 80, 9, 4464-4469 (1984).
https://doi.org/10.1063/1.447228
Sweeney, R.Y., Mao, C., and Gao, X.: Bacterial Biosynthesis of Cadmium Sulfide Nanocrystals. Chem. Biol., 11, 11, 1553-1559 (2004).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Положення про авторські права Автори, які публікуються у журналі «Наука та інновації», погоджуються на такі умови: Автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації. Автори можуть вступати в окремі, додаткові договірні угоди для не ексклюзивного розповсюдження надрукованої у журналі «Наука та інновації» версії своєї роботи (статті) (наприклад, розмістити її в інституційному сховищі або опублікувати в своїй книзі), із підтвердженням її первинної публікації у журналі «Наука та інновації». Авторам дозволено розміщувати свою роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їх веб-сайті).
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.