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

Я.Б. Блюм1, Я.В. Пірко1, О.М. Бурлака1, М.М. Борова1, І.А. Даниленко1, П.С. Смертенко2, А.І. Ємець1
1 ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Київ
2 Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ

 

«Зелений» синтез наночастинок благородних металів та напівпровідникових нанокристалів CdS за допомогою біологічної сировини

Розділ: До 10-річчя журналу
Мова статті: українська
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. sinensis var. assamica, Orthosiphon stamineus та Hypericum perforatum. 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.
Ключові слова: «зелений» синтез наночастинок, біологічний синтез наночастинок, фітохімічні ємкості, наночастинки благородних металів, біметалічні наночастинки, напівпровідникові квантові точкові наночастинки, флуоресцентні нанокристали сульфіду кадмію.

Література:
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.