En omfattende gennemgang af biosyntese af uorganiske nanomaterialer ved hjælp af mikroorganismer og bakteriofager

Der er forskellige metoder til fremstilling af adskillige uorganiske nanomaterialer, der involverer mange eksperimentelle variabler. Blandt de mange mulige kampe, at finde det bedste par til at syntetisere på en miljøvenlig måde har været en langvarig udfordring for forskere og industrier.

Et KAIST bioproces engineering forskerhold ledet af den fremtrædende professor Sang Yup Lee udførte et resumé af 146 biosyntetiserede enkelt- og multi-element uorganiske nanomaterialer, der dækker 55 grundstoffer i det periodiske system syntetiseret ved hjælp af vildtype og genetisk modificerede mikroorganismer. Deres forskning fremhæver de forskellige anvendelser af biogene nanomaterialer og giver strategier til at forbedre biosyntesen af ​​nanomaterialer med hensyn til deres producerbarhed, krystallinitet, størrelse, og form.

Forskerholdet beskrev et 10-trins flowdiagram til udvikling af biosyntesen af ​​uorganiske nanomaterialer ved hjælp af mikroorganismer og bakteriofager. Undersøgelsen blev offentliggjort i Naturanmeldelser Kemi som forside- og helteblad den 3. december.

"Vi foreslår generelle strategier for mikrobiel nanomaterialebiosyntese via et trin-for-trin flowdiagram og giver vores perspektiver på fremtiden for nanomaterialebiosyntese og anvendelser. Dette flowdiagram vil tjene som en generel vejledning for dem, der ønsker at forberede biosyntetiske uorganiske nanomaterialer ved hjælp af mikrobielle celler, " forklarede Dr.Yoojin Choi, medforfatter til denne forskning.

De fleste uorganiske nanomaterialer fremstilles ved hjælp af fysiske og kemiske metoder, og biologisk syntese har fået mere og mere opmærksomhed. Imidlertid, konventionelle synteseprocesser har ulemper i form af højt energiforbrug og ikke-miljøvenlige processer. I mellemtiden mikroorganismer som mikroalger, gær, svampe, bakterie, og endda vira kan bruges som biofabrikker til at producere enkelt- og multi-element uorganiske nanomaterialer under milde forhold.

Efter at have gennemført en omfattende undersøgelse, forskerholdet opsummerede, at udviklingen af ​​gensplejsede mikroorganismer med øget uorganisk-ion-bindingsaffinitet, uorganisk ion-reduktionsevne, og biosynteseeffektivitet i nanomaterialer har muliggjort syntesen af ​​mange uorganiske nanomaterialer.

Blandt strategierne, holdet introducerede deres analyse af et Pourbaix-diagram til at kontrollere størrelsen og morfologien af ​​et produkt. Forskerholdet sagde, at denne Pourbaix-diagramanalyse kan bruges bredt til biosyntetisering af nye nanomaterialer med industrielle anvendelser.

Professor Sang Yup Lee tilføjede, "Denne forskning giver omfattende information og perspektiver på biosyntesen af ​​forskellige uorganiske nanomaterialer ved hjælp af mikroorganismer og bakteriofager og deres anvendelser. Vi forventer, at biosyntetiske uorganiske nanomaterialer vil finde mere forskelligartede og innovative anvendelser på tværs af forskellige områder inden for videnskab og teknologi."