[论文解读] 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 9

一句话总结

本研究展示了一种环保的、胞外银纳米粒子（AgNPs）生物合成方法，利用植物促生根际细菌Pseudomonas sp. ARS22的培养上清液。该过程通过紫外-可见光谱确认，在410 nm处出现表面等离子共振吸收峰，生成了尺寸为10–30 nm的球形AgNPs，电子显微镜、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和原子力显微镜表征证实了其形貌、组成及表面功能化，凸显了一种可扩展、生物相容的纳米粒子合成方法。

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.

研究动机与目标

• 开发一种利用微生物体系实现可持续绿色银纳米粒子合成的方法。
• 研究Pseudomonas sp. ARS22的胞外生物合成能力在AgNP形成中的作用。
• 表征所合成AgNPs的物理化学性质，包括尺寸、形貌及表面功能基团。
• 评估该生物合成过程作为传统化学合成方法替代方案的潜力。

提出的方法

• 以Pseudomonas sp. ARS22的培养上清液作为还原剂和封端剂，在水溶液中处理硝酸银（AgNO3）。
• 采用紫外-可见光谱监测银纳米粒子的形成，通过检测410 nm处的表面等离子共振（SPR）吸收峰进行确认。
• 利用透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）分析纳米粒子的形貌及粒径分布。
• 采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）鉴定参与纳米粒子稳定的官能团。
• 利用Debye-Scherrer方程根据XRD数据估算晶粒尺寸，获得粒子尺寸在10–30 nm之间。
• 确认生物合成过程为胞外反应，从而实现纳米粒子的简便分离与纯化。

实验结果

研究问题

• RQ1 Pseudomonas sp. ARS22能否介导Ag+离子的胞外还原，形成稳定的银纳米粒子？
• RQ2 通过电子显微镜测定，所合成的AgNPs的尺寸与形貌分布如何？
• RQ3 通过FTIR分析，细菌上清液中的哪些官能团负责AgNPs的封端与稳定？
• RQ4 410 nm处的表面等离子共振吸收峰如何与AgNPs的形成及稳定性相关联？
• RQ5 与传统化学合成方法相比，该生物合成过程是否具有可扩展性且环境友好？

主要发现

• 紫外-可见光谱显示在410 nm处出现明显的表面等离子共振吸收峰，证实了银纳米粒子的形成。
• 透射电子显微镜观察表明，所合成的AgNPs主要呈球形。
• 根据Debye-Scherrer方程计算，AgNPs的平均粒径在10至30 nm之间。
• FTIR分析表明存在蛋白质和多糖等生物分子，可能参与纳米粒子的封端与稳定。
• 原子力显微镜证实了AgNPs的球形形貌及表面拓扑结构，支持TEM的观察结果。
• 确认生物合成过程为胞外反应，简化了下游纯化步骤，并提升了可扩展性。