Las nanopartículas han ganado una importancia considerable a principios del siglo XXI debido a la expansión de la industria de la nanotecnología, y se han realizado muchas investigaciones para encontrar métodos de producción baratos, convenientes y seguros. La biosíntesis de nanopartículas – producción de nanopartículas por organismos vivos o material de origen biológico – es una ruta que se muestra muy prometedora. Hay varios tipos de biosíntesis que se pueden emplear; por ejemplo, las nanopartículas se pueden sintetizar usando bacterias u hongos vivos, o usando extractos de plantas. Estas técnicas pueden proporcionar ventajas sobre los métodos más tradicionales de síntesis de nanopartículas porque son respetuosas con el medio ambiente, pueden tener lugar a una temperatura ambiente o inferior y requieren poca intervención o aportación de energía. Los organismos involucrados generalmente se cultivan fácilmente en medios orgánicos simples, son un recurso renovable y, por lo general, pueden simplemente dejarse para que hagan su trabajo.
Se sabe desde hace mucho tiempo que varios organismos podrían sintetizar partículas inorgánicas, incluyendo sílice y carbonato de calcio, o creta. Muchos microorganismos pueden reducir los iones metálicos a metal. Algunas bacterias pueden producir material magnético mediante la reducción de compuestos de hierro, incorporando nanopartículas magnéticas en cuerpos conocidos como magnetosomas dentro de sus células. El interés en estas actividades microbianas ha llevado al desarrollo de tecnologías diseñadas para permitir la biosíntesis de nanopartículas.
Las nanopartículas de plata y oro son de especial interés, ya que tienen una amplia gama de posibles aplicaciones, y el principal foco de investigación sobre la biosíntesis de nanopartículas ha estado en estos metales. Aunque los metales en sus formas más familiares no son muy reactivos, son, como muchas sustancias, mucho más reactivos en forma de nanopartículas. Esto se debe en gran parte a la proporción mucho mayor de superficie a volumen. Las nanopartículas de plata y oro se pueden utilizar como catalizadores, agentes antibacterianos, sistemas de administración de fármacos, tratamientos contra el cáncer y en el seguimiento de diversos productos bioquímicos.
Se han empleado con éxito varios tipos de bacterias en la biosíntesis de nanopartículas. Esto puede tener lugar tanto intracelularmente (dentro de las células vivas) como extracelularmente (fuera de las células). Se ha descubierto que una cepa de la bacteria fácilmente disponible Escherichia coli produce nanopartículas de plata intracelulares y extracelulares cuando se agrega una solución de nitrato de plata (AgNO3) a su medio de crecimiento. Varias otras bacterias, incluidas las cianobacterias, también pueden producir nanopartículas de plata a partir de nitrato de plata. Se cree que las bacterias utilizan el anión nitrato (NO3-) como fuente de nitrógeno, dejando plata metálica.
Las bacterias han sintetizado nanopartículas de oro a partir de compuestos de cloro-oro solubles en agua conocidos como cloroauratos, que contienen un anión AuCl4-. Se han utilizado con éxito varias bacterias diferentes para este propósito y se pueden producir nanopartículas dentro y fuera de las células bacterianas. En algunos casos, la forma de las nanopartículas de oro producidas se puede controlar ajustando el pH del medio.
Los hongos y las plantas con flores también se han utilizado experimentalmente para sintetizar nanopartículas. Se ha descubierto que las preparaciones de varias especies de Aspergillus y otros mohos, así como al menos una especie de hongo comestible, producen nanopartículas extracelulares de plata y oro. Se ha observado que los extractos de varias plantas con flores, incluidos el Aloe vera y el Pelargonium graveolens, un tipo de geranio, forman nanopartículas de plata y oro al mezclarse con compuestos solubles adecuados de estos metales.