金属纳米颗粒的生物合成研究进展

来源期刊：材料导报2021年第7期

论文作者：朱菲 吴祖洁 程明辉 管金华 邹龙

文章页码：7127 - 7138

关键词：金属纳米颗粒;生物合成;微生物;植物组织液;纳米生物技术;

摘    要：金属纳米颗粒（Metal nanoparticles,MNPs）因具有小尺寸、高比表面积、高反应活性及独特的光学、电学、热力学特性,已成为催化、传感器、临床诊断、医学治疗、抗菌剂、环境修复等众多领域研究的热点材料。MNPs的种类、形貌、尺寸及表面功能修饰决定着其性能及应用范畴,开发绿色、简单、可控的MNPs合成方法是当前重要的研究方向。生物学方法合成MNPs是利用生物体或生物分子对金属离子前体进行还原或者生物矿化,反应条件温和、能耗低,无需昂贵的设备和有害的化学物质,是一种绿色合成方法,已发展为纳米生物技术的一个重要分支。几乎全部类型微生物和各种植物组织均可开发为MNPs合成与加工的"纳米工厂"。细菌、放线菌、酵母和霉菌既可以在细胞内又可以在细胞外合成MNPs,MNPs的合成是生物酶催化的还原反应或者矿化过程,与细胞代谢产生的还原力有关。藻类与植物组织合成MNPs类似,通常是利用其组织提取液中的蛋白质等大分子和多酚类等多种小分子活性成分在细胞外合成MNPs。纳米尺度的病毒可作为MNPs合成与组装的特异性模板。近年来,各种各样的单质金属和金属化合物纳米颗粒的生物合成取得了较大进步,所制备的MNPs在抗菌、催化、传感、生物诊断与生物医药、环境污染物去除等方面得到较好的应用。但是生物合成MNPs仍然面临颗粒形貌、尺寸较难控制,产物不易回收和纯化,大规模生产技术欠缺等问题,因而限制了其产业化应用。本文归纳了不同类型微生物和植物组织提取液合成MNPs的最新进展,总结了MNPs的生物合成机理及应用,分析了生物合成方法面临的主要问题并展望了其未来研究方向,以期为低成本、绿色、可控生物合成MNPs的发展提供参考。