细菌:金属纳米颗粒的潜在来源

纳米技术的迅速发展开辟了新的机遇抗菌研究。据报道,生物金属和金属氧化物纳米粒子表示一组材料研究对他们的抗菌效果。抗菌活性的金属,如银(Ag)、铜(铜),黄金(Au),钛(Ti)、铂(pt)和锌(锌),各有不同的性质、效力和光谱的活动,几个世纪以来一直是已知的和功能。病原体对抗生素的耐药性的出现已经引起严重的健康问题。从这个背景,基于金属纳米粒子具有优良的抗菌活性一直是最广泛的探索和目前被用于商业产品。在这项研究中,我们关注最近的研究工作的主题抗菌活性的金属和金属氧化物纳米颗粒共同合成的细菌。细菌是最喜欢的研究由于其丰富的环境和他们的能力,习惯于极端条件下,繁殖快,便宜的培养和容易控制。生长条件如温度、氧化和孵化时间可以很容易控制。

在研究改变生长介质的pH值在孵化结果在生产不同大小和形状的纳米颗粒,他揭示了et al ., (1控制这些属性是很重要的,因为不同大小的纳米粒子等多样化的应用是必要的光学、催化剂或抗菌素。约翰斯顿et al .,阐述了精金纳米粒子可以制造的细菌Delftia acidovorans(2]。delftibactin生产有关的帮助下抵抗机制d . acidovorans有毒金离子。通过产生惰性的金纳米粒子绑定到delftibactin,黄金不构成任何对暴露的细胞毒性。负责金属纳米粒子的形成机理以及如何在不同的细菌约翰斯顿集团的首次报道。替代方法也提出了另一组金纳米颗粒合成的细菌。他et al .,1]经验观察到金纳米粒子的细胞外形成10 - 20纳米细菌Rhodopseudomonas胶囊包裹的。这些纳米粒子合成通过NADH-Dependant表示集团(建议的还原酶1,3]。

钯是一种金属,目前主要用作脱卤作用催化剂和加氢反应,是铂族金属的成员(PGM),拥有一批高催化地活跃金属(4]。钯,零化合价的纳米粒子可以合成的细菌在重金属严重污染的高山网站(4]。假单胞菌细胞参与促进催化地活跃的纳米颗粒被有效地用于还原脱卤作用三tetra-chlorinated二恶英同族体,在所有的各种重金属抗性的细菌,他们发现在这种环境下,他们发现(4]。大肠杆菌,也能够合成钯纳米颗粒的帮助下氢化酶中发现的细菌(5]。在两项研究中,钯纳米颗粒是建立细菌的细胞被膜,使他们有吸引力的,因为他们是容易。地衣芽孢杆菌能产生胞内AgNPs [6]。添加银离子后,文化变成深棕色的颜色代表了AgNPs[的存在6]。纳米粒子确实是由Ag),同时也非常分散在溶液中根据Kalimuthu和组。

Pugazhenthiran等人观察到细胞内AgNPs时产生的芽孢杆菌sp.包含AgNO亚文化圈到媒体。反应需要孵化时间为7天,所以它是缓慢的7]。由于长时间的生产时间,这是不适合工业用途。Kalimuthu et al .,建议有主要意义重大,因为它只花了24个小时地衣芽孢杆菌创建AgNPs。然而,Shaverdi et al .,报导了工业bio-production AgNPs最大的潜力,通过离心分离的文化和上层清液测试创建金属纳米颗粒的能力,而不是添加金属离子生活文化(8]。因此Shaverdi et al .,得以成功创建AgNPs 5分钟,跳过细胞溶菌作用仅一步文化上层清液的使用。由于产量的增加和简化纯化、细胞外类型的形成是更可取的9]。Sintubin et al .,专注于制造AgNPs乳酸菌。只有四个细菌物种被发现合成AgNPs众多:乳酸菌spp。戊糖片球菌,肠球菌都有效和Lactococcus garvieae(10]。生产AgNP是一个两步过程。Ag)离子起初积累之后,细胞壁吸附重金属离子通过,然后减少后续的离子产生的金属纳米粒子(10]。细胞壁可以作为覆盖剂的纳米粒子,这让他们稳定通过防止聚合和生长介质的pH值表明,纳米粒子还原速度增加,说明由Sintubin et al ., (10]。

尽管Ag)和AuNPs重要是由于他们的抗菌能力,很多研究已经完成等其他金属铀(U)。大量的研究已经证明杆菌物种由于其金属生物体内积累能力(6,7,11]。芽孢杆菌sphaericusJG-A12拥有的能力积累更高浓度的有毒金属,如铜、铅、铝、Cd和U表示Pollmann和组;发现S-layer蛋白质的细菌负责在水环境中铀的生物修复。S-layer多孔层,包含孔隙,由相同的蛋白质包围细菌细胞,可以提供高达15%的细胞总蛋白质含量(11]。S-layers大约5 - 15 nm厚和孔隙大小范围从2 - 6海里发现Sleytr et al ., (12]。层负责绑定的重金属,如U高达20毫克每克蛋白质,通过羧基和磷酸基的S-layer导致生物体内积累,提出Pollman et al ., (11]。在纳米铜不稳定适度规模和氧化,形成铜氧化物(错),铜纳米粒子的合成(CuNPs)建立了有点复杂的过去,(13]。因此,如果在应用程序中使用铜纳米粒子合成之后,他们需要estabilised。它被假定,生产纯元素铜纳米粒子在一项研究中,通过生物手段,使用摩根氏菌属morganii是可能的(14]。m . morganii合成的细胞内铜纳米颗粒的吸收铜离子和离子的顺向绑定任何金属离子还原酶或蛋白相似,建议由Ramanathan和组。进一步研究的基础上摩根氏菌属sp.显示细胞外的综合Ag - NPs (15]。因此,生物系统研究了作为一个可持续发展的资源和卑鄙的合成系统。细菌是相对便宜的来培养和高增长率比其他生物系统。然而之前任何工业相关性可以归因于纳米颗粒的合成由细菌必须识别和更多的例子,必须彻底的风险评估。任何生物的选择底盘,细菌,需要综合研究,以获得更清晰的理解机制,缩小知识差距在生物纳米粒子合成方法由不同的生物。

引用

1. 他年代,et al。使用细菌Rhodopseudomonascapsulata生物合成的金纳米粒子。材料信件。2007;61:3984 - 3987。
2. 约翰斯顿连续波,等。黄金从gold-associated metallophore微生物生物矿化。Nat化学杂志。2013;9:241 - 243。
3. 艾哈迈德,et al .细胞外使用真菌Fsariumoxysporum生物合成的银纳米粒子。胶体和表面B Biointerfaces。2003; 28:313 - 318。
4. Schluter M,等。合成新型钯(0)的微生物nanocatalysts heavy-metal-influenced高山网站二恶英多氯的脱卤作用。臭氧层。2014;117 c: 462 - 470。
5. 劳埃德·JR,等。利用硫酸盐还原菌酶恢复元素钯。:环境Microbiol。1998; 64:4607 - 4609。
6. Kalimuthu K,地衣芽孢杆菌的生物合成银纳米晶体。胶体冲浪B Biointerfaces。2008; 65:150 - 153。
7. Pugazhenthiran N, et al。微生物合成银纳米粒子的杆菌sp。纳米颗粒研究杂志》。2009;11:1811 - 1815。
8. Shahverdi AR, et al。快速合成银纳米粒子使用文化上层的肠道菌:一种新的生物方法。生物化学过程。2007;42:919 - 923。
9. Das V, et al .细胞外合成银纳米粒子的芽孢杆菌菌株CS 11从工业化分离区。3生物技术。2014;4:121 - 126。
10. Sintubin L, et al .乳酸菌作为快速和有效的减少和限制代理生产的银纳米粒子。ApplMicrobiolBiotechnol。2009;84:741 - 749。
11. Pollmann K, et al。金属绑定由细菌从铀矿开采、浪费桩及其技术应用。Biotechnol放置2006;24:58 - 68。
12. Sleytr乌兰巴托,et al。水晶细菌细胞表面层次。摩尔Microbiol。1993; 10:911 - 916。
13. Baco-Carles V, et al。铜纳米粒子由草酸的前兆。ISRN纳米技术。2011;1 - 7。
14. 拉马纳坦R, et al。水相合成铜纳米粒子:重金属抗性之间的联系和纳米颗粒合成细菌系统的能力。纳米级。2013;5:2300 - 2306。
15. 帕里克说,et al .细胞外水晶银纳米粒子的合成及分子的证据线电阻fromMorganellasp:朝着理解生化合成机制。化学生物化学2008;9:1415 - 1422。