Частинки розміром до 100 нм називають наночастками. Вони мають абсолютно унікальні властивості, завдяки таким характеристикам як розмір, розподіл та морфологія. Існує декілька способів отримання наночасток – хімічні, фізичні, біологічні методи. Біологічні методи синтезу є на сьогодні кращою альтернативою іншим способам. Так, отримання наночасток різних елементів і сполук за допомогою мікроорганізмів є екологічно чистим та економічно вигіднішим, оскільки при такому способі синтезу відпадає необхідність у використанні токсичних і дорогих матеріалів. Крім того, у такому синтезі не використовуються висока температура, тиск, багато енергії. Також вченими було досліджено багато біологічних об’єктів, серед них – бактерії, дріжджі, гриби, водорості, які можуть бути використані з метою отримання наночасток.
Наночастки різних металів використовують у багатьох галузях, зокрема медицині, сільському господарстві, харчовій промисловості, хімічній та нафтохімічній промисловості, електроніці.
Так, наночастки золота (AuNPs) використовують в електроніці, де їх застосовують для отримання провідників з низьким опором. Такі провідники мають ряд переваг: більша гнучкість і більш низька температура плавлення. Також існує можливість використання наночасток золота як протиракових агентів.
Наночастки срібла (AgNPs) досліджують завдяки можливості застосування в антибактеріальній та протигрибковій терапії. А завдяки широкому спектру антимікробної дії проти патогенів харчового походження, їх використовують у харчовій галузі.
Наночастки міді (CuNPs) використовують як антибактеріальні агенти. При одночасному використанні наночасток міді і срібла спостерігається збільшення їхньої антибактеріальної активності, при цьому бактерицидний ефект залежить від розміру наночасток.
Наночастки заліза (FeNPs) можуть бути використані для відновлення важких металів, таких як ртуть, нікель, кадмій, свинець і хром, органічних розчинників (трихлоретену), а також для деградації органічних барвників (бромфеноловий синій, метиленовий синій), які є одними з основних забруднювачів стічних вод текстильної промисловості. Також є дані про вплив наночасток заліза на деградацію фосфор- та хлорорганічних інсектицидів.
Наночастки платини (PtNPs) володіють високою каталітичною активністю, тому вони використовуються для каталізу та у технології паливних елементів. У паливних елементах платіна використовується як катод і діє як кисневий редуктор. Платина може бути використана як анод, при цьому вона окислює різні види палива.
Паладій є одним з універсальних каталізаторів, але хімічний синтез наночасток паладію (PdNPs) здійснюють при високих температурах (160-200 °С) і з використанням токсичних відновників, наприклад, боргідриду натрію. PdNPs використовують як каталізатор у реакції Судзукі-Міяури, яку застосовують в органічній хімії для отримання поліолефінів, стиролів, а також заміщених біфенілів. Крім того, паладій є каталізатором у реакції Мізорокі-Хека, яку використовують для промислового синтезу ряду важливих сполук (гербіцид просульфурон, протизапальний препарат напроксен, протиастматичний препарат сингуляр та ін.).
Наночастки оксиду цинку (ZnONPs) проявляють досить сильну антимікробну активність, проте вона залежить від їхнього розміру і форми, що робить їх специфічними для практичного застосування. Бажаний розмір і форма ZnONPs можуть бути отримані за допомогою процесу оптимізації мікробного синтезу. Такі наночастки цинку використовують в електроніці, оптиці, біомедицині та сільському господарстві.
Наночастки діоксиду титану (TiCbNPs) використовують як добавки в сонцезахисні засоби, фарби, гуму, папір, цемент, зубну пасту, пластикову упаковку, біомедичну кераміку, біоматеріали для імплантатів. Доведена їхня антимікробна активність. Такі наночастки можна використовувати при створенні електрохімічних датчиків і біосенсорів. Так, розроблені наносенсори для виявлення токсинів водоростей, мікобактерій та ртуті у питній воді, наносенсори для гормональної регуляції, виявлення вірусів, визначення різних речовин у ґрунті і для зондування розподілу ауксинів та кисню.
На кафедрі біотехнології і мікробіології НУХТ здобувачі бакалаврату і магістратури під керівництвом Оксани Скроцької досліджують різні способи біосинтезу наночасток срібла з використанням хлібопекарських дріжджів Saccharomyces cerevisiae. Автори цих робіт уже другий рік поспіль стають переможцями конкурсу студентських наукових робіт за благодійної підтримки Корпорації «АРТЕРІУМ». Тож усіх, кого цікавить наносвіт та біотехнологія, запрошуємо приєднатися до лав біотехнологів НУХТ!
