Nauka innov. 2015, 11(1):59-71
https://doi.org/10.15407/scin11.01.059

Я.Б. Блюм1, Я.В. Пирко1, О.Н. Бурлака1, М.Н. Боровая1, И.А. Даниленко1, П.С. Смертенко2, А.И. Ємець1
1 ГУ «Институт пищевой биотехнологии и геномики НАН Украины», Киев
2 Институт физики полупроводников им. В.Е. Лашкарева НАН Украины, Киев

 

«Зеленый» синтез наночастиц благородных металлов и полупроводниковых нанокристаллов CdS с помощью биологического сырья

Раздел: К 10-летию журнала
Язык статьи: украинский
Аннотация: Рассмотрены основоположные принципы синтеза наночастиц металлов и полупроводниковых нанокристаллов, а также перспективы его применения. Проанализирована актуальность перспективы использования живых систем и их компонентов для разработки «зеленых» технологий синтеза нанообъектов с исключительными свойствами и широким спектром применений. Описан биотехнологический синтез наночастиц серебра, золота и би металлических серебряно-золотых наночастиц с использованием экстрактов растений Magnolia denudata, M. stellata, Camellia sinensis var. sinensis, C. sinensis var. assamica, Orthosiphon stamineus и Hypericum perforatum. Приведены результаты получения флуоресцентных полупроводниковых нанокристаллов сульфида кадмия с помощью бактерии Escherichia coli, базидиального гриба Pleurotus ostreatus и растения Linaria maroccana. Представлены морфологические и оптические характеристики синтезированных наночастиц.
Ключевые слова: «зеленый» синтез наночастиц, биологический синтез наночастиц, фитохимические емкости, наночастицы благородных металлов, биметаллические наночастицы, полупроводниковые квантовые точечные наночастицы, флуоресцентные нанокристаллы суль фида кадмия.

Литература:
1. Mohanpuria P., Rana N., Yadav S. Biosynthesis of nanoparticles: technological concepts and future applications // J. Nanopart. Res. — 2008. — V. 10. — P. 507—517.
2. 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 — 2010. — V. 4. — P. 2178—2184.
3. Бурлака О.М., Пірко Я.В., Ємець А.І., Блюм Я.Б. «Зелений» синтез наночастинок металів: потенціал біологічних систем та перспективи розвитку // Наноструктурное материаловедение. — 2012. — № 4. — С. 89— 103.
4. Sarwat B.R., Ghaderi S., Keshtgar M., Seifalian A.M. Semiconductor quantum dots as fluorescent probes for in vitro and in vivo bio-molecular and cellular imaging // Nano Rev. — 2010. — V. 1. — P. 1—15.
5. Singh S.H., Bozhilov K., Mulchandani A. et al. Biologically programmed synthesis of core-shell CdSe/ZnS nanocrystals // Chem. Commun. — 2010. — V. 46. — P. 1473— 1475.
6. Michalet X., Pinaud F.F., Bentolila L.A. Quantum dots for live cells, in vivo imaging, and diagnostics // Science. — 2005. — V. 307, № 5709. — P. 538—544.
7. Dahl J.A., Maddux B.L.S., Hutchison J.E. Toward greener nanosynthesis // Chem. Rev. — 2007. — V. 107. — P. 2228—2269.
8. Iravani S. Green synthesis of metal nanoparticles using plants // Green Chem. — 2011. — V. 13. — P. 2638—2650.
9. Крутяков Ю.А., Кудринский А.А., Оленин А.Ю., Лисичкин Г.В. Синтез и свойства наночастиц серебра: дости жения и перспективы // Успехи химии. — 2008. — 77, № 3. — С. 242—269.
10. Darroudi M., Ahmad M.B., Zamiri R. et al. Time-dependent effect in green synthesis of silver nanoparticles // Int. J. Nanomedicine. — 2011. — V. 6. — P. 677—681.
11. Nirmal M., Dabbousi B.O., Bawendi M.G. et al. Brus L.E. Fluorescence intermittency in single cadmium selenide nanocrystals // Nature. — 1996. — V. 383. — P. 802—804.
12. Gaponik N., Talapin D.V., Rogach A.L. et al. Thiol-capping of CdTe nanocrystals: An alternative to organometallic synthetic routes // J. Phys. Chem. — 2002. — V. 106. — P. 7177—7185.
13. Shankar S.S., Rai A., Ahmad A., Sastry M. Rapid synthesis of Au, Ag, and bimetallic Au core—Ag shell nanoparticles using Neem (Azadirachta indica) leaf broth // J. Coll. Interface Sci. — 2004. — V. 275. — Р. 496—502.
14. Song J.Y., Kim B.S. Rapid biological synthesis of silver nanoparticles using plant leaf extracts // Bioproc. Biosyst. Eng. — 2009. — V. 32. — Р. 79—84.
15. Lim J.-S., Kim S.-M., Lee S.-Y. et al. Formation of Au/Pd alloy nanoparticles on TMV // J. Nanomater. — 2010. — V. 6. — P. 620505—620511.
16. Nair B., Pradeep T. Coalescence of nanoclusters and formation of submicron crystallites assisted by Lactobacillus strains // Cryst. Growth. Des. — 2002. — V. 2. — P. 293—298.
17. Kannan N., Subbalaxmi S. Green synthesis of silver nanoparticles using Bacillus subtillus IA751 and its antimicrobial activity // Res. J. Nanosci. Nanotechnol. — 2011. — V. 1, № 2. — P. 94—97.
18. Manonmani V., Vimala J. Biosynthesis of Ag nanoparticles for the detection of pathogenic bacteria in food // 2011 Int. Conf. Innovat., Management Service IPEDR. IAC SIT Press, Singapore, 2011. — V. 14. — Р. 311.
19. Mousavi R.A., Akhavan S.A., Fazeli M.R. Biosynthesis, purification and characterization of cadmium sulfide nanoparticles using Enterobacteriaceae and their application // Nanomater. Appl. Proper. — 2012. — V. 1, № 1. — Р. 1—5.
20. Dameron C.T., Reese R.N., Mehra R.K. Biosynthesis of cadmium sulphide quantum semiconductor crystallites // Nature. — 1989. — V. 338, № 13. — P. 596—597.
21. Ahmad A., Senapati S., Khan M.I. et al. Intracellular synthesis of gold nanoparticles by a novel alkalotolerant actinomycete, Rhodococcus sp. // Nanotechnol. — 2003. — V. 14. — P. 824—828.
22. Ahmad A., Senapati S., Khan M.I. et al. Extracellular biosynthesis of monodisperse gold nanoparticles by a novel extremophilic actinomycete, Thermomonospora sp. // Langmuir. — 2003. — V. 19. — P. 3550—3553.
23. Bansal V., Poddar P., Ahmad A., Sastry M. Room-temperature biosynthesis of ferroelectric barium titanate nanoparticles // J. Am. Chem. Soc. — 2006. — V. 128. — P. 11958—11963.
24. Vigneshwaran N., Ashtaputre N.M., Varadarajan P.V. et al. Biological synthesis of silver nanoparticles using the fungus Aspergillus flavus // Mat. Lett. — 2007. — V. 61. — P. 1413—1418.
25. Kumar S.A., Ayoobul A.A., Absar A., Khan M.I. Extracellular biosynthesis of CdSe quantum dots by the fungus, Fusarium oxysporum // J. Biomed. Nanotechnol. — 2007. — V. 3. — P. 190—194.
26. 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. — 2012. — V. 12, № 3. — P. 262—269.
27. 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. — 2011. — V. 109. — P. 185—194.
28. Guidelli E.J., Ramos A.P., Zaniquelli M.E.D., Baffa O. Green synthesis of colloidal silver nanoparticles using natural rubber latex extracted from Hevea brasiliensis // Spectrochimica Acta A. — 2011. — V. 82. — P. 140— 145.
29. Kaviya S., Santhanalakshmi J., Viswanathan B. Green synthesis of silver nanoparticles using Polyalthia longifolia leaf extract along with D-sorbitol: study of antibacterial activity // J. Nanotechnol. — 2011. — V. 2011.Article ID 152970, 5 pages. doi:10.1155/2011/15 2970 Режим доступу (http://www.hindawi.com/journals/jnt/ 2011/152970).
30. Mallikarjuna K., Narasimha G., Dillip G.R. et al. Green synthesis of silver nanoparticles using Оcimum leaf extract and characterization // Digest J. Nanomater. Biostruct. — 2011. — V. 6, № 1. — P. 181—186.
31. Marchiol L. Synthesis of metal nanoparticles in living plants // Italian J. Agron. — 2012. — V. 7, № 3. — P. 274— 282.
32. Anshup A., Venkataraman J.S., Subramaniam C. et al. Growth of gold nanoparticles in human cells // Langmuir. — 2005. — V. 21. — P. 11562—11567.
33. Satyavani K., Ramanathan T., Gurudeeban S. Plant mediated synthesis of biomedical silver nanoparticles by using leaf extract of Citrullus colocynthis // Res. J. Nanosci. Nanotechnol. — 2011. — V. 1, № 2. — P. 95—101.
34. Virkutyte J., Varma R.S. Green synthesis of metal nanoparticles: Biodegradable polymers and enzymes in stabilization and surface functionalization // Chem. Sci. — 2011. — V. 2. — P. 837—846.
35. Shukla R., Nune S.K., Chanda N. et al. Soybeans as a phytochemical reservoir for the production and stabilization of biocompatible gold nanoparticles // Small. — 2008. — V. 4, № 9. — P. 1425—1436.
36. Mukherjee P., Senapati S., Mandal D. et al. Extracellular synthesis of gold nanoparticles by the fungus Fusarium oxysporum // Chem. Bio. Chem. — 2002. — V. 3. — P. 461—463.
37. 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. — 2007. — V. 42. — P. 919—923.
38. Xie J., Lee J.Y., Wang D.I.C., Ting Y.P. Silver nanoplates: from biological to biomimetic synthesis // ACS Nano. — 2007. — V. 1. — P. 429—439.
39. Li S., Shen Y., Xie A. et al. Green synthesis of silver nanoparticles using Capsicum annuum L. extract // Green Chem. — 2007. — V. 9. — P. 852—858.
40. Li X., Xu H., Chen Zh-Sh., Chen G. Biosynthesis of nanoparticles by microorganisms and their applicati ons // J. Nanomater. — 2011. — P. 1—16.
41. Pomogailo A.D., Kestelman V.N. (eds.) Metallopolymer Nanocomposites. Springer: Berlin, Heidelberg, New York, 2005. — 350 p.
42. He F., Zhao D., Liu J., Roberts C.B. Stabilization of Fe-Pd bimetallic nanoparticles with sodium carboxymethyl cellulose for enhanced degradation of TCE in water // Ind. Eng. Chem. Res. — 2007. — V. 46. — P. 29—34.
43. Блюм Я.Б., Пірко Я.В., Даниленко І.А. та ін. Спосіб одержання наночастинок срібла та золота // Патент України на корисну модель № 86778 від 10.01.2014.
44. Pirko Ya., Danylenko I., Kolomys O. et al. Phytochemical mediated synthesis of silver and gold nanoparticles // Curr. Pharm. Biotechnol. — 2012. — V. 13, № 15. — P. 85.
45. Pirko Ya., Danylenko I., Kolomys O. et al. Synthesis of silver nanoparticles using phytoextracts from higher plants // «Chemistry-2011»: 10th Int. Conf. Lithuanian Chemists, October 2011: abstracts. — Vilnius, 2011. — P. 135.
46. Даниленко І.А., Ботвинко А.В., Пірко Я.В. та ін. Синтез та антибактеріальні властивості наночастинок сріб ла, отриманих за допомогою фітоекстрактів // «Наноразмерные системы: строение, свойства, техноло ги» (НАНСИС-2013): IV Междунар. науч. конф., 19—22 ноября 2013 г.: тезисы докл. — Киев. — С. 472.
47. Борова М.М., Науменко А.П., Пірко Я.В., Круподьорова Т.А., Ємець А.І., Блюм Я.Б. Отримання квантових точок CdS з використанням гриба Pleurotus ostreatus // Доповіді НАН України. — 2014. — № 2. — С. 153—159.
48. Борова М.М., Науменко А.П., Ємець А.І., Блюм Я.Б. Стабільність квантових точок CdS, синтезованих за допомогою бактерії Escherichia coli // Доповіді НАН України. — 2014. — № 7. — C. 145—151.
49. Borovaya M.N., Naumenko А.P., Matvieieva N.A. et al. Biosynthesis of luminescent CdS quantum dots using plant hairy root culture // Nanoscale Res. Lett. — 2014. — V. 9: 686. doi:10.1186/1556-276X-9-686
50. Martínez-Castañón G.A., Loyola-Rodríguez J.P., Reyes-Macías J.F. Synthesis and optical properties of functionalized CdS nanoparticles with different sizes // Superficies y vacío. — 2010. — V. 23, № 4. — P. 1—4.
51. Асаула В.Н., Мирная Т.А., Яремчук Г.Г. Наноструктурированные жидкокристаллические системы алканоатов металлов с наночастицами CdS // Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии. — 2012. — V. 10, № 1. — С. 193—201.
52. Rossetti R., Ellison J.L., Gibson J.M., Brus L.E. Size effects in the excited electronic states of small colloidal CdS crystallites // J. Chem. Phys. — 1984. — V. 80, № 9. — P. 4464—4469.
53. Sweeney R.Y., Mao C., Gao X. Bacterial biosynthesis of cadmium sulfide nanocrystals // Chem. Biol. — 2004. — V. 11, № 11. — P. 1553—1559.