Le nanoparticelle hanno acquisito una notevole importanza all’inizio del 21° secolo a causa dell’espansione dell’industria delle nanotecnologie e sono state fatte molte ricerche per trovare metodi di produzione economici, convenienti e sicuri. La biosintesi delle nanoparticelle – produzione di nanoparticelle da parte di organismi viventi o materiale di origine biologica – è un percorso che mostra molte promesse. Esistono numerosi tipi di biosintesi che possono essere impiegati: ad esempio, le nanoparticelle possono essere sintetizzate utilizzando batteri o funghi viventi o utilizzando estratti vegetali. Queste tecniche possono fornire vantaggi rispetto ai metodi più tradizionali di sintesi delle nanoparticelle perché sono rispettose dell’ambiente, possono avvenire a temperatura ambiente o inferiore e richiedono poco intervento o input di energia. Gli organismi coinvolti sono generalmente facilmente coltivati in semplici terreni organici, sono una risorsa rinnovabile e di solito possono essere semplicemente lasciati fare il loro lavoro.
È noto da tempo che vari organismi potrebbero sintetizzare particelle inorganiche, tra cui silice e carbonato di calcio o gesso. Molti microrganismi sono in grado di ridurre gli ioni metallici a metallo. Alcuni batteri possono produrre materiale magnetico riducendo i composti di ferro, incorporando nanoparticelle magnetiche in corpi noti come magnetosomi all’interno delle loro cellule. L’interesse per queste attività microbiche ha portato allo sviluppo di tecnologie progettate per consentire la biosintesi delle nanoparticelle.
Le nanoparticelle d’argento e d’oro sono di particolare interesse, in quanto hanno un’ampia gamma di possibili applicazioni e l’obiettivo principale della ricerca sulla biosintesi delle nanoparticelle è stato su questi metalli. Sebbene i metalli nelle loro forme più familiari non siano molto reattivi, sono, come molte sostanze, molto più reattivi in forma di nanoparticelle. Ciò è in gran parte dovuto al rapporto tra superficie e volume molto più elevato. Le nanoparticelle d’argento e d’oro possono essere utilizzate come catalizzatori, agenti antibatterici, sistemi di somministrazione di farmaci, trattamenti antitumorali e nel monitoraggio di varie sostanze biochimiche.
Numerosi tipi di batteri sono stati impiegati con successo nella biosintesi delle nanoparticelle. Ciò può avvenire sia a livello intracellulare, all’interno delle cellule viventi, sia a livello extracellulare, all’esterno delle cellule. È stato scoperto che un ceppo del batterio Escherichia coli prontamente disponibile produce nanoparticelle d’argento intracellulari ed extracellulari quando una soluzione di nitrato d’argento (AgNO3) viene aggiunta al suo mezzo di crescita. Un certo numero di altri batteri, inclusi i cianobatteri, possono anche produrre nanoparticelle d’argento dal nitrato d’argento. Si pensa che i batteri utilizzino l’anione nitrato (NO3-) come fonte di azoto, lasciando argento metallico.
Le nanoparticelle d’oro sono state sintetizzate da batteri da composti idrosolubili di oro-cloro noti come cloroaurati, che presentano un anione AuCl4. A questo scopo sono stati utilizzati con successo diversi batteri e le nanoparticelle possono essere prodotte all’interno e all’esterno delle cellule batteriche. In alcuni casi, la forma delle nanoparticelle d’oro prodotte può essere controllata regolando il pH del mezzo.
Funghi e piante da fiore sono stati utilizzati anche sperimentalmente per sintetizzare nanoparticelle. È stato scoperto che i preparati di diverse specie di Aspergillus e di altre muffe, nonché di almeno una specie di funghi commestibili, producono nanoparticelle extracellulari di argento e oro. È stato osservato che estratti di un certo numero di piante da fiore, tra cui Aloe vera e Pelargonium graveolens, un tipo di geranio, formano nanoparticelle di argento e oro quando si mescolano con composti solubili adatti di questi metalli.