Biosyntéza kovových nanočástic a jejich aplikace

Abstract

Příprava nanočástic pomocí biosyntézy se v posledních několika letech stala důležitou a svébytnou metodou přípravy nanomateriálů. Biosyntéza představuje odlišný přístup v porovnání s běžnými fyzikálními či chemickými přístupy a ačkoli má také určitá omezení, mohou být takto připravené nanočástice využívány k celé řadě aplikací a jako dálší alternativa k doposud používaným metodám. Tato disertace shrnuje využití biosyntetizovaných nanočástic v nejrůznějších kategoriích od senzorů a medicínských aplikací až po využití v katalýze a biosorpci. Materiál dále obsahuje popis experiment přípravy nanočástic zlata a stříbra pomocí dvou kmenů rozsivek (Diadesmis gallica, Navicula atomus). Vytvoření bionanokompozitu obsahujícím nanočástice zlata a stříbra na silikátových stránkách rozsivek je potvrzeno pomocí charakterizačních technik jako jsou elektronová mikroskopia difrakce, RTG krystalografie apod. Materiál byl dále úspěšně magneticky modifikován pomocí kyselého ferrofluidu. Funkčnost materiálu byla ověřena katalytickou studií - redukčním rozkladem 4-nitrofenolu v prostřednictví tetrahydroboritanu sodného. V neposlední řadě bionanokompozit prokázal i antimikrobiální účinky proti čtyřem kmenům grampozitivních i gramnegativních bakterií.

Since the beginning of the century, biosynthesis and biofabrication of the metallic nanoparticles (NPs) have become important methods for nanomaterial preparation. They represent different approaches in comparison with the chemical or physical methods. Although biosynthetic methods have certain limitations, they can be useful in a wide spectrum of application and supplement chemical and physical methods. This dissertation reviews their utilization from sensing and medicinal applications to catalysis and biosorption. Novel synthesis of gold and silver based bionanocomposites by biologically driven processes employing two diatom strains (Navicula atomus, Diadesmis gallica) is introduced. Transmission electron microscopy (TEM) and electron diffraction analysis (SAED) revealed a presence of metallic nanoparticles in the experimental suspension of the diatom culture mixed with tetrachloroaureate and silver nitrate. Fabricated bionanocomposite was successfully modified to form magnetically responsible material. Scanning electron microscopy (SEM) and TEM showed that the nanoparticles were associated with the diatom frustules and extracellular polymeric substances (EPS) excreted by the diatom cells. Nature of the metallic nanoparticles was confirmed by X-ray diffraction studies. Catalytic activity has been proved by the reduction of 4-nitrophenol in presence of NaBH4. Bionanocomposite also exhibits the ability to inhibit bacterial growth. Disk diffusion test and minimal inhibition concentration assessment were performed for more detailed description of biocomposite antibacterial properties.