Nanopartikel haben zu Beginn des 21. Jahrhunderts aufgrund der Expansion der Nanotechnologie-Industrie eine beträchtliche Bedeutung erlangt, und es wurde viel geforscht, um billige, bequeme und sichere Herstellungsverfahren zu finden. Die Biosynthese von Nanopartikeln – die Herstellung von Nanopartikeln durch lebende Organismen oder Materialien biologischen Ursprungs – ist ein vielversprechender Weg. Es gibt eine Reihe von Arten der Biosynthese, die angewendet werden können – zum Beispiel können Nanopartikel mit lebenden Bakterien oder Pilzen oder mit Pflanzenextrakten synthetisiert werden. Diese Techniken können Vorteile gegenüber traditionelleren Methoden zur Synthese von Nanopartikeln bieten, da sie umweltfreundlich sind, bei Raumtemperatur oder darunter stattfinden können und wenig Eingriff oder Energiezufuhr erfordern. Die beteiligten Organismen lassen sich in der Regel leicht in einfachen organischen Medien kultivieren, sind ein nachwachsender Rohstoff und können meist einfach ihrer Arbeit überlassen werden.
Es ist seit langem bekannt, dass verschiedene Organismen anorganische Partikel synthetisieren können, darunter Kieselsäure und Calciumcarbonat oder Kreide. Viele Mikroorganismen sind in der Lage, Metallionen zu Metall zu reduzieren. Einige Bakterien können magnetisches Material durch die Reduktion von Eisenverbindungen herstellen, indem sie magnetische Nanopartikel in Körper, die als Magnetosomen bekannt sind, in ihre Zellen einbauen. Das Interesse an diesen mikrobiellen Aktivitäten hat zur Entwicklung von Technologien geführt, die die Biosynthese von Nanopartikeln ermöglichen.
Von besonderem Interesse sind Silber- und Gold-Nanopartikel, da sie vielfältige Anwendungsmöglichkeiten haben und der Forschungsschwerpunkt der Biosynthese von Nanopartikeln auf diesen Metallen lag. Obwohl die Metalle in ihren bekannteren Formen nicht sehr reaktiv sind, sind sie – wie viele andere Substanzen – in Nanopartikelform viel reaktiver. Dies ist hauptsächlich auf das viel höhere Verhältnis von Oberfläche zu Volumen zurückzuführen. Silber- und Goldnanopartikel können als Katalysatoren, antibakterielle Wirkstoffe, Wirkstoffabgabesysteme, Krebsbehandlungen und bei der Überwachung verschiedener Biochemikalien verwendet werden.
Bei der Biosynthese von Nanopartikeln wurden eine Reihe von Bakterienarten erfolgreich eingesetzt. Dies kann sowohl intrazellulär – innerhalb lebender Zellen – als auch extrazellulär – außerhalb der Zellen erfolgen. Es wurde festgestellt, dass ein Stamm des leicht verfügbaren Bakteriums Escherichia coli intra- und extrazelluläre Silbernanopartikel produziert, wenn seinem Wachstumsmedium eine Lösung von Silbernitrat (AgNO3) zugesetzt wird. Auch eine Reihe anderer Bakterien, darunter Cyanobakterien, können aus Silbernitrat Silber-Nanopartikel herstellen. Es wird vermutet, dass die Bakterien das Nitrat-Anion (NO3-) als Stickstoffquelle nutzen und metallisches Silber zurücklassen.
Gold-Nanopartikel wurden von Bakterien aus wasserlöslichen Gold-Chlor-Verbindungen synthetisiert, die als Chloraurate bekannt sind und ein AuCl4-Anion aufweisen. Hierfür wurden verschiedene Bakterien erfolgreich eingesetzt und Nanopartikel können innerhalb und außerhalb der Bakterienzellen hergestellt werden. In einigen Fällen kann die Form der hergestellten Goldnanopartikel durch Einstellen des pH-Werts des Mediums gesteuert werden.
Pilze und Blütenpflanzen wurden auch experimentell verwendet, um Nanopartikel zu synthetisieren. Es wurde festgestellt, dass Präparate aus mehreren Arten von Aspergillus und anderen Schimmelpilzen sowie mindestens einer Art von Speisepilzen extrazelluläre Nanopartikel aus Silber und Gold produzieren. Es wurde beobachtet, dass Extrakte aus einer Reihe von Blütenpflanzen, einschließlich Aloe Vera und Pelargonium graveolens, einer Geranienart, beim Mischen mit geeigneten löslichen Verbindungen dieser Metalle Silber- und Goldnanopartikel bilden.