[논문 리뷰] Extracellular biosynthesis of silver nanoparticles from Plant Growth Promoting Rhizobacteria Pseudomonas sp

Archana Yadav, T. Theivasanthi외 2명|arXiv (Cornell University)|2015. 11. 06.

Nanoparticles: synthesis and applications참고 문헌 32인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 식물 성장 촉진 뿌리박균 Pseudomonas sp. ARS22의 배양 초과액을 사용하여 환경에 친화적인 외세포 생합성 방식으로 은 나노입자를 합성하는 것을 입증한다. UV-Vis 분광법으로 확인된 표면 플라즈몬 공명 피크가 410 nm에서 관찰되었으며, 전자현미경, FTIR 및 원자력 현미경을 통한 특성 분석을 통해 구형의 10–30 nm 크기의 AgNPs가 입증되었으며, 형태, 조성 및 표면 기능화가 확인되어 규모화 가능하고 생체 적합성 있는 나노입자 합성 방법을 제시한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 미생물 시스템을 활용한 지속 가능하고 녹색인 은 나노입자 합성 방법 개발.
• Pseudomonas sp. ARS22의 외세포 생합성 능력이 AgNP 형성에 미치는 영향 조사.
• 크기, 형태, 표면 기능기능기의 물리화학적 특성 분석.
• 기존 화학적 합성 방법에 비해 이 합성 과정이 대체 방법으로서의 잠재력 평가.

제안 방법

• 은 질산염(AgNO3)을 수용액에 첨가할 때, Pseudomonas sp. ARS22의 배양 초과액을 환원제 및 캡핑제로 사용.
• 표면 플라즈몬 공명(SPR) 피크가 410 nm에서 관찰되는 것으로, UV-Visible 분광법을 통해 AgNPs 형성 여부를 모니터링.
• 전자현미경(TEM)과 원자력 현미경(AFM)을 사용하여 나노입자의 형태 및 크기 분포 분석.
• FTIR 분석을 통해 나노입자 안정화에 기여하는 기능기의 규명.
• Debye-Scherrer 식을 사용하여 XRD 데이터로부터 결정립 크기를 추정하여 10–30 nm의 입자 크기를 산정.
• 생합성 과정이 외세포에서 일어나며, 나노입자의 분리 및 정제가 용이함을 확인.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Pseudomonas sp. ARS22는 Ag+ 이온을 외세포에서 안정한 은 나노입자로 환원시킬 수 있는가?
• RQ2 전자현미경을 통해 생합성된 AgNPs의 크기 및 형태 분포는 어떻게 되는가?
• RQ3 FTIR로 확인된 박테리아 초과액의 기능기는 AgNPs의 캡핑 및 안정화에 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 410 nm에서 관찰된 표면 플라즈몬 공명 피크는 AgNPs의 형성 및 안정성과 어떻게 관련되는가?
• RQ5 기존 화학적 합성 방법에 비해 이 생합성 과정은 규모화 가능하고 환경에 친화적인가?

주요 결과

• UV-Vis 스펙트럼에서 명확한 표면 플라즈몬 공명 피크가 410 nm에서 관찰되어 은 나노입자의 형성을 확인.
• 전자현미경(TEM) 분석 결과, 합성된 AgNPs는 주로 구형 형태를 띠었다.
• Debye-Scherrer 식을 사용하여 계산한 평균 입자 크기는 10–30 nm 범위였다.
• FTIR 분석 결과, 단백질 및 다당류와 같은 생체분자가 나노입자의 캡핑 및 안정화에 기여할 가능성이 있음.
• 원자력 현미경(AFM)은 AgNPs의 구형 형태 및 표면 미세 구조를 확인하여 TEM 결과를 지지.
• 생합성 과정이 외세포에서 일어나며, 이는 후속 정제를 용이하게 하고 규모화 가능성을 높임을 확인.