[論文レビュー] Extracellular biosynthesis of silver nanoparticles from Plant Growth Promoting Rhizobacteria Pseudomonas sp

Archana Yadav, T. Theivasanthi+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 6, 2015

Nanoparticles: synthesis and applications参考文献 32被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、植物成長促進性根圏バクテリアPseudomonas sp. ARS22の培養上清を用いて、環境に優しい外部細胞内バイオ合成法により銀ナノ粒子（AgNPs）を合成することを示した。UV-Vis分光法による表面プラズモン共鳴吸収ピークが410 nmに確認されたことから、球状のAgNPs（10–30 nm）が得られた。電子顕微鏡法、FTIR、および原子間力顕微鏡法による特性評価により、その形態、組成、表面修飾が確認され、スケーラブルで生体適合性の高いナノ粒子合成法としての可能性が示された。

ABSTRACT

Development of reliable and eco-friendly processes for synthesis of metallic nanoparticles is an important step in the field of application of nanotechnology. In the present study, extracellular synthesis of silver nanoparticles using culture supernatant of plant growth promoting rhizobacterium, Pseudomonas sp.ARS22. The biosynthesis of AgNPs by Pseudomonas sp.ARS22 was monitored by UVvisible spectrum that showed the surface plasmon resonance peak at 410 nm, an important characteristic of AgNPs. Furthermore, the morphological, elemental, functional and thermal characterization of arsAgNPs was carried out using the electron and atomic microscopies, FTIR spectroscopy and Atomic Force microscopy, respectively. The arsAgNPs were spherical in shape. The DebyeScherrer equation was used to calculate particle sizes and the silver nanoparticles of approximate size 10 to 30 nm were observed. The process of reduction is extracellular, which makes it an easier method for the synthesis of silver nanoparticles.

研究の動機と目的

• 微生物系を用いた持続可能なグリーンな銀ナノ粒子合成法の開発を目的とする。
• Pseudomonas sp. ARS22の外部細胞内バイオ合成能がAgNPの形成に寄与するかを調査すること。
• 合成されたAgNPsの物理的・化学的特性（粒子サイズ、形状、表面官能基）を特徴づけること。
• 本バイオ合成プロセスが、従来の化学的合成法と比較して代替可能であるかを評価すること。

提案手法

• 銀ナイトレート（AgNO3）を水溶液に溶解し、Pseudomonas sp. ARS22の培養上清を還元剤およびキャッピング剤として用いた。
• 表面プラズモン共鳴（SPR）ピークが410 nmに観察されたことから、UV-Vis分光法を用いてAgNPsの生成をモニタリングした。
• 透過型電子顕微鏡法（TEM）および原子間力顕微鏡法（AFM）を用いて、ナノ粒子の形態および粒子径分布を分析した。
• ナノ粒子の安定化に寄与する官能基を同定するために、フーリエ変換赤外分光法（FTIR）を適用した。
• Debye-Scherrer式を用いてXRDデータから結晶子サイズを推定し、粒子径は10–30 nmの範囲となった。
• バイオ合成プロセスが外部細胞内であることが確認され、ナノ粒子の分離・精製が容易になった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Pseudomonas sp. ARS22は、Ag+イオンを外部細胞内で還元して安定な銀ナノ粒子を形成できるか？
• RQ2 電子顕微鏡法により、バイオ合成されたAgNPsの粒子径および形状分布はどのように特定されたか？
• RQ3 FTIRで同定された細菌上清のどの官能基がAgNPsのキャッピングおよび安定化に寄与しているか？
• RQ4 410 nmの表面プラズモン共鳴ピークは、AgNPsの生成および安定性とどのように相関しているか？
• RQ5 従来の化学的合成法と比較して、本バイオ合成プロセスはスケーラブルで環境に優しいと評価できるか？

主な発見

• UV-Visスペクトルに明確な表面プラズモン共鳴ピーク（410 nm）が観察され、銀ナノ粒子の生成が確認された。
• 透過型電子顕微鏡法により、合成されたAgNPsが主に球状であることが判明した。
• Debye-Scherrer式を用いて計算した平均粒子径は、10～30 nmの範囲であった。
• FTIR分析により、タンパク質や多糖類などのバイオマoleculeがナノ粒子のキャッピングおよび安定化に寄与している可能性が示された。
• 原子間力顕微鏡法により、球状の形態および表面のトポグラフィーが確認され、TEMの観察結果を裏付けた。
• バイオ合成プロセスが外部細胞内であることが確認され、下流の精製が容易になり、スケーラビリティが向上した。