Bio-inspired synthesis of metal nanomaterials and applications

Abstract

This critical review focuses on recent advances in the bio-inspired synthesis of metal nanomaterials (MNMs) using microorganisms, viruses, plants, proteins and DNA molecules as well as their applications in various fields. Prospects in the design of bio-inspired MNMs for novel applications are also discussed.

Biofabricación de nanopartículas de metales usando células vegetales o extractos de plantas

“…El compuesto reductor en las ecuaciones (1) (Baker et al, 2013;Rai y Yadav, 2013;Huang et al, 2015), por lo que puede suponerse que prácticamente cualquier compuesto biológico que aporte dichos grupos es utilizable para transformar iones de metales en NPs. Sin embargo, Rai y Yadav (2013) indican que algunos compuestos como los terpenoides, flavonoides, heterocíclicos diversos, polifenoles, azúcares reductores, glutatión y ascorbato se involucran directamente en la biosíntesis, mientras que otros, como las proteínas funcionan como agentes estabilizantes, formando por adsorción una cubierta orgánica denominada corona.…”

“…Por ello se espera que la capacidad de producción de NPs de un sistema biológico responda por una parte al aporte de los iones de metales en concentraciones por encima de las adecuadas y por otro lado, a la capacidad del sistema para biotransformar los iones en NPs. Esto último obedecerá a la capacidad antioxidante global aportada por los metabolitos y otros compuestos localizados en el extracto vegetal o células vivas (Huang et al, 2015;Valko et al, 2016).…”

“…La biosíntesis de NPs se observa incluso en células humanas (Anshup et al, 2005;El-Said et al, 2014), y en general en los sistemas bioquímicos derivados de seres vivos, es decir, sistemas que muestren capacidad reductora como por ejemplo los extractos frescos o secos obtenidos de organismos vegetales (Mittal et al 2013;Kumar et al 2013;Huang et al, 2015), la miel (Venu et al, 2011), el vino (Mittal et al, 2014), o hasta el material obtenido de la lisis celular (El-Said et al, 2014). Las NPs obtenidas pueden formar óxidos (Haverkamp y Marshall, 2008) o complejos hidratados (Petit et al, 2015), aunque lo que normalmente It seems then that the synthesis of NPs would be the first defensive responses of plants to stress induced by excess metal ions.…”

“…Functional groups which have been reported involved in the biosynthesis of NPs are alcohols, aldehydes, amines, carboxyls, ketones, hydroxyls, sulfhydryls (Baker et al, 2013;Rai and Yadav, 2013;Huang et al, 2015), so it can be assumed that virtually any biological compound to provide such groups is usable to convert metal ions in NPs. However, Rai and Yadav (2013) indicated that some compounds like terpenoids, flavonoids, various heterocyclic, polyphenols, reducing sugars, glutathione and ascorbate are directly involved in biosynthesis, while others such as proteins function as stabilizing agents, forming by adsorbing an organic cover called crown.…”

Preparation of gold nanoparticle/single-walled carbon nanotube nanohybrids using biologically programmed peptide for application of flexible transparent conducting films

“…In addition, fusion peptides with two domains have been used to synthesize bimetallic NPs [10]. The elaborate features of biomolecules in nanomaterial science and engineering have encouraged researchers to design and fabricate novel surfaces of building blocks for wideranging applications [11]. Based on three fundamental principles of molecular recognition, self-assembly, and genetic engineering of peptide sequences, one dimensional nanohybrid building blocks were achieved by assembly of gold NPs on gold binding peptide wrappedcarbon nanotubes [7,12].…”