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简要回顾纳米粒子:类型的平台、生物合成和应用程序

萨阿德Haroon安瓦尔*

大学物理学系、材料研究实验室白沙瓦,巴基斯坦白沙瓦25120

*通讯作者:
萨阿德Haroon安瓦尔
物理系、材料研究实验室
巴基斯坦白沙瓦白沙瓦大学于25120年
电话:+ 923428005441
电子邮件:saadanwar680@yahoo.com

收到的日期:06/05/2018;接受日期:29/05/2018;发布日期:10/06/2018

DOI: 10.4172 / 2321 - 6212.1000222

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文摘

纳米技术是指工程和开发的材料尺寸范围从1 - 100海里。有几种不同类型的纳米粒子平台分化是基于他们的大小、形状、组成及其功能。这些平台包括脂质体、Albumin-bound、聚合、量子点和氧化铁。生物纳米粒子的合成方法简单,成本效益和环境友好。生物系统的功能将金属离子转化为金属纳米颗粒以非常友好的方式。纳米颗粒可用于荧光生物标签,药物和基因传递、组织工程等。此外,纳米颗粒在日常生活中有巨大的应用。

关键字

纳米粒子、生物方法、还原剂、平台

介绍

在现代研究中,纳米技术已成为舞台上崭露头角的应用在电子产品和药品。纳米技术指的是工程和开发的材料从1 - 100纳米的大小不同1]。纳米粒子微观对象至少有一个维度不到100海里(2]。由于其相对较大的表面积,纳米颗粒通常具有独特的尺寸依赖属性的存在(3]。此外,一个粒子在纳米级长度小于德布罗意波长的电荷载子(电子和空穴)或光的波长。因此,在这个长度水晶粒子消失的周期性边界条件。因此,纳米颗粒的物理性质变得非常不同于散装材料,该收益率有趣的和新的应用程序。例如,纳米粒子注射在基质材料用作运送药物载体分子(2,4,5]。目前,各种金属纳米材料被设计使用铜、锌、钛、镁、黄金、藻酸盐和银(6]。在这次审查中,我们讨论了纳米粒子的不同类型的平台。一般方法合成的纳米粒子通过使用生物方法和纳米粒子在药物应用的使用以及在日常生活常规进行了讨论。

平台上的纳米粒子

有不同类型的NPs平台不同大小、形状、组成和功能。这些纳米颗粒的平台下面讨论:

脂质体:脂质体纳米颗粒是第一平台。1965年,细胞膜脂质体被描述为一个模型(7]。在那之后,脂质体用于基因和药物输送。脂质体在球形囊泡含有单个或多个的脂质双分子层结构,可以组装本身在水系统(8]。脂质体可用于靶向配体高涨诊断和治疗药物的累积在预期的细胞。现在有12 liposomebased治疗药物临床批准。

Albumin-bound:Albumin-Bound纳米颗粒(NAB)使用路径上的内生白蛋白运输疏水分子在血液中(9]。它与疏水性分子共价窘况可逆的绑定和躲避溶剂型的毒性的治疗(10]。所以,这个平台用于药物输送。

聚合:聚合物纳米粒子形成的生物相容性和生物可降解的聚合物这是用作治疗载体(11]。聚合物纳米粒子通过多样化的疏水性嵌段共聚物[描述12]。这些纳米粒子的设计是非常有用的,因为所需的减缓和控制释放药物的网站。

量子点:量子点(量子点)半导体粒子和它们的大小直径小于10纳米。量子点显示了独特的尺度依赖的电子和光学性质(13]。主要由硒化镉量子点为核心和硫化锌外壳和硒化锌(硫化锌)帽(或shell) [14]。它们用于生物研究荧光成像细胞标记和生物分子跟踪。

铁的氧化物:氧化铁NPs研究作为一个被动和主动靶向显像剂,因为他们是超顺磁的。他们用亲水涂层氧化铁核心右旋糖酐或其他生物相容性复合来提高其稳定性(15,16]。他们大多是用于核磁共振。直到现在,两个SPIO代理,ferumoxides (120 - 180 nm)和ferucarbotran(60海里)是核磁共振临床批准。

纳米颗粒的合成路线

纳米粒子可以主要由三个路线即化学合成路线,和生物物理路线路线。虽然制造纳米粒子的化学路线是快速的过程,导致大量的纳米粒子,但在这种方法中有毒化学物质用于纳米粒子的稳定和限制导致non-ecofriendly环境的创建。物理方法通常是昂贵,涉及复杂的实验仪器制造的纳米颗粒。此外,纳米粒子合成的化学和物理方法中未使用药物。在过去的十年里,观察到许多生物系统的功能将金属离子转化为金属纳米粒子还原能力的蛋白质和代谢物在这些生物。合成纳米颗粒的生物方法简单,成本效益和环境友好(图1)

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图1:不同的路线合成的纳米粒子。

纳米粒子的合成生物学途径

合成的纳米粒子从藻类

在藻类,多糖可以降低和稳定金属纳米颗粒。多糖所提供的稳定依赖于多个结合位点的存在促进多糖链上对金属表面,从而有效地捕获金属纳米颗粒和赋予重要的防止聚合和化学改性。合成了银纳米粒子,通过使用不同的多糖如淀粉(17- - - - - -19),壳聚糖(20.],自然牙龈[21- - - - - -23)、海洋多糖(24)和透明质酸(25]。在所有这些情况下聚合物作为稳定剂和还原剂。可以合成金纳米粒子、黄金和silicagold bionanocomposites从海藻,微藻如硅藻(舟状窝atomus和Diadesmis gallica) (26]。金、银和非盟/ Ag)双金属纳米颗粒可以从螺旋藻platensis合成(也称为食用蓝绿色藻类)[27]。

从真菌合成的纳米粒子

真菌含有酶和蛋白质,减少金属离子的能力成纳米粒子,然后表现作为纳米粒子稳定剂。真菌产生大量的蛋白质,由于转换金属盐金属纳米粒子是非常快。答:香薰(28)和Phoma sp。29日)可用于细胞外合成银纳米粒子。多分散的银纳米颗粒的合成了5 - 40 nm真菌被称为木霉大约27°C,它显示了在420海里在紫外可见光谱吸收带30.]。合成了金纳米粒子存在的真菌Cylindrocladium floridanum。指出,在7天内,真菌累积面心立方(FCC)(111)(水晶金纳米粒子表面的菌丝。金纳米粒子的合成被确认的紫外可见光谱特征峰,在紫外可见区域出现在540海里(31日]。金纳米粒子也被合成黑曲霉并经吸附乐队出现在530 nm (32]。磁铁矿,Fe3O4磁铁矿纳米粒子合成病圃轮枝菌属周效磺胺-乙胺嘧啶(33]。据报道,粟酒裂殖酵母和假丝酵母glabrata可以减少镉盐CdS纳米粒子在溶液中(34]。

合成纳米颗粒的酵母

酵母菌株细菌拥有更多的好处,因为他们的大规模生产的NPs和容易控制酵母在实验室环境下,众多的合成和使用简单的营养快速增长35]。也报道称,就业的银宽容的酵母菌株MKY3,六角银纳米粒子(2 - 5海里)细胞外地生产(36]。的孵化Yarrowia lipolytica细胞通过改变氯金酸的浓度,形成闲暇的黄金NPs和nanoplates。此外,它是发现细胞的数量和利用盐浓度会影响大小的NPs (37]。同样,制造氧气的空气电极表现出优秀的电催化活性降低(ORR)、磷酸锆的合成介孔成形使用酵母作为生物模板采用(38]。

从细菌合成的纳米粒子

拥有非凡的能力来减少重金属离子和细菌是纳米粒子合成的最佳候选人之一。据报道,铁离子可以减少亚铁状态硫杆菌ferrooxidans,t . thiooxidans,硫化叶菌acidocaldarius当越来越多的单质硫作为能源(39]。在最近的研究中,金纳米粒子是由细菌Delftia acidovorans non-ribosomal小肽的生产,delftibactin负责生成的金纳米粒子40]。金纳米粒子的细胞外形成10 - 20 nm大小是由细菌合成的杜鹃花假单胞菌胶囊包裹的。这些纳米粒子合成的NADH-Dependant还原酶(41]。插图,细菌在高山找到网站有能力生产零化合价的钯纳米颗粒(Pd0)。发现假单胞菌细胞参与生产催化地活跃的纳米颗粒(42]。di崇拜合成铜纳米粒子被发现,因为铜纳米尺度是不稳定的。2013年,纯粹的和稳定的铜纳米颗粒被使用了摩根氏菌属Morganii。这是说,m . Morganii合成铜纳米颗粒细胞内铜离子的吸收和随后的绑定的离子金属离子还原酶或类似的蛋白质。这使金属离子的还原金属措然后积累细胞外地的纳米粒子一旦流出细胞(43]。

从植物合成的纳米粒子

合成的纳米粒子从植物是有用的,因为它会产生大量的纳米颗粒。降低和稳定剂存在于植物的自然。据报道,多态可以合成金纳米粒子柠檬,九里koenigii林恩。的叶子,美人蕉籼(红色),使君子籼稻粉红色的业主。这些纳米粒子稳定和30 - 130 nm大小(44]。金和银纳米粒子合成金银花粳稻植物叶片中提取。其中银纳米粒子是36 - 72 nm大小和形状是球形板状poly-shaped,当金纳米粒子合成poly-shaped nanoplates 40 - 92纳米的大小。发现碳水化合物、多酚和pro-tein负责金属离子还原成纳米粒子(45]。木兰kobus叶提取物被用作还原剂减少铜离子纳米颗粒和他们的抗菌活性是评价(46]。Ag)、非盟和Pt纳米粒子可以合成胶kondagogu (Cochlospermum gossypium)。其中银纳米颗粒有显著的抗菌作用的克类细菌(23,47]。表1显示了金属纳米粒子形成的不同的生物。桌子上还说明了纳米粒子的位置与细胞和建议的合成方法(图2)

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图2:生物纳米粒子的合成及其应用[64]。

生物 纳米粒子 位置 方法 裁判
细菌
高温单孢菌属sp。 非盟 细胞外 减少 [48]
红球菌属物种 非盟 细胞内的 减少 [49]
大肠杆菌 Pd, Pt 细胞外 减少 [50]
Rhodopseudomonas capsulata 非盟 细胞外 减少 [42]
铜绿假单胞菌 非盟 细胞外 减少 [51]
Delftiaacidovorans 非盟 细胞外 减少 [41]
地衣芽孢杆菌 Ag) 细胞内的 减少 [43]
Shewanellasp。 屁股 细胞外 减少 [52]
Shewanellasp。 Se 细胞外 减少 [53]
Desulfovibriode sulfuricans Pd 细胞外 减少 [54]
芽孢杆菌sp。 Ag) 细胞内的 减少 [55]
真菌
Fusariumoxysporum Ag) 细胞外 减少 [56]
Fusariumoxysporum Pt 细胞外 减少 [56]
Fusariumoxysporum 非盟 细胞内的 减少 [57]
Aspergillusfumigatus Ag) 细胞外 减少 [29]
轮枝菌属sp。 非盟 细胞内的 减少 [44]
植物
曲霉属真菌安徽义工联盟 Ag) 细胞外 减少 [58]
Acalyphaindica叶提取 Ag) 细胞外 减少 [59]
Medicagosativa种子渗出物 Ag) 细胞外 减少 [60]
Cymbopogon exuosus提取 非盟 细胞外 减少 [61]
住苜蓿植物 Au11 细胞内的 - - - - - - [62]
木兰kobus叶子汤 Ag) 细胞外 减少 [63]

表1。表显示了纳米颗粒的合成,合成的位置及其合成方法。

药用纳米颗粒的应用

它们用于荧光生物标签(65年- - - - - -67年],药物和基因de-livery [68年,69年]。他们是用于生物检测病原体的70年和蛋白质的检测71年]。纳米颗粒可以用于DNA结构的探索72年和组织工程73年,74年]。纳米颗粒可以用于肿瘤破坏通过加热(高热)[75年]。他们帮助在分子和细胞的分离和细化76年),核磁共振对比增强[77年]和phagokinetic研究[78年]。其他应用程序对制造业和材料、能源和电子产品有:四氯化碳可以清理垃圾在水中使用铁纳米颗粒。氧化铁有利于清理水井的砷。platinum-cobalt纳米颗粒催化剂用于燃料电池产生比纯铂催化活性。铜纳米粒子更可靠的太空任务和其他高应力环境。电池的力量可以增加涂层硅纳米颗粒在锂离子电池的阳极。半导体纳米颗粒可用于低温印刷过程,帮助生产低成本的太阳能电池。

日常生活应用

纳米粒子也在日常生活中使用以下方法:

运动器材

纳米粒子添加到材料,使它们更强而经常被打火机。他们一直用于网球拍、高尔夫俱乐部和鞋子。

纳米粒子在染料和贴面板

染料和贴面板行业逐渐上升的orb。染料和贴面板不仅帮助装饰的决心,但也意味着保护珍贵的金属和建筑从恶化。纳米技术在染料和镶饰人才来证明所有欲望的财产(79年]。新的油漆技能竞赛细菌和真菌进化与纳米Ag)。AgNPs在墙漆阻止创建模具专属建筑和藻类在外墙的进化。Ag)抑制细胞分解的几个阶段;它破坏各种细菌和使它可怕的病菌发展对抗80年]。NPs非常微小,他们可以建立自己切实充分保证包裹sur-face组织形成一个分子。纳米粒子的存在和实用性需要很多好处像健康的外表,良好的化学对抗,非正式的清洁,屏蔽效应对雾、高性能涂料、自洁等。

纳米粒子在纺织品和服装

在过去,基于纳米技术的进展纺织哀叹道,纱线和织物整理定向到许多新的和增强的纺织品的发展。新鲜,纳米技术已由瑞士公司Scholler收益率一个叫做软壳的新品牌的面料,这是一个功能的多层织物。此外,一些抗菌纺织品的治疗方法目前被塑造,可以玩非常值得注意的人物设防范围广泛的物理/化学/生物恐怖手段抑制。基于纳米技术的纺织复合材料包含另一个有天赋的领域,这是工程应用的新材料的主要研究进展。

纳米粒子在化妆品

纳米技术和纳米材料被发现是有用的在几个化妆品产品像护发素一样,化妆,防晒油和头发护理产品。化妆品应用于角质层,称为死细胞,用于保护身体免受外国材料包括化妆品的过滤81年]。可以改善皮肤的外观nanocarrier系统赋予化妆品代理商违反皮肤层,刺激皮肤新陈代谢。增加活性代理化妆品的浓度脂质体(维生素A、E和辅酶q)使用(82年]。

纳米粒子在营养科学

纳米技术已经成为最大的有希望的技术来改变保守的食品科学和食品行业。Nanotechnology-assisted分配和包装在食品系统已证明其能力。纳米颗粒可以由不同的基础技术和不同的物理财产,可以用于食品。提供科学的监管食品纳米技术品牌通过频繁的担忧有关风险特征。食品纳米技术的功能决定了它的适用性的范围。食品纳米技术会影响生物利用度基于其功能和营养价值的食物。纳米材料的生物性能主要依赖于它们的物理化学参数。主要的纳米技术和食品工业协会是纳米技术是提高食品安全、炼油风味,增加存储生活,营养交付和服务功能食品(83年]。

催化纳米颗粒的使用

催化使用金属NPs至关重要。由于纳米粒子的表面积大,它显示了有效的潜在作为催化剂。几个调查人员表明,金属纳米粒子是非常有用的催化剂由于原因,大量的原子仍然在表面,所以这些表面原子对衬底的化学转换可用。不同的纳米材料作为催化剂包括金属及其氧化物、硫化物和硅酸盐。催化剂活性可以定义通过移交数量(吨)及其效率通过翻转频率(TOF) [84年]。

结论

在本文中,我们提出了一个简短的概述,NPs类型的纳米粒子平台,它们的生物合成和应用程序。由于其体积小,NPs拥有庞大的表面积,为各种应用程序使其合适的人选。不同生物纳米粒子的合成方法也布里干酪y所描述的审查。此外,医疗应用程序及其在日常生活使用玻璃幕墙在审查讨论。

引用

全球技术峰会