Mappa a uno e due elementi di nanomateriali inorganici biosintetizzati utilizzando cellule microbiche e batteriofagi. Cinquantuno elementi (escluso H, C, N e O) sono stati utilizzati nella sintesi di nanomateriali inorganici utilizzando cellule microbiche e batteriofagi. Gli spazi bianchi indicano che la biosintesi dei nanomateriali inorganici comprendenti gli elementi corrispondenti non è stata ancora segnalata. Il rosso indica nanomateriali metallici/non metallici unari o binari che sono stati biosintetizzati. Il blu scuro denota ossidi metallici/non metallici che sono stati biosintetizzati. L'azzurro indica gli idrossidi di metalli biosintetizzati. Il viola chiaro indica che i fosfati metallici/non metallici sono stati biosintetizzati. L'arancione indica che i carbonati metallici sono stati biosintetizzati. Tutti i nanomateriali inorganici biosintetizzati utilizzando cellule microbiche e batteriofagi sono elencati nel documento. Credito:The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
Esistono diversi metodi per produrre numerosi nanomateriali inorganici che coinvolgono molte variabili sperimentali. Tra le numerose possibili corrispondenze, trovare la coppia migliore per sintetizzare in modo ecologico è stata una sfida di lunga data per i ricercatori e le industrie.
Un gruppo di ricerca di ingegneria dei bioprocessi KAIST guidato dal distinto professor Sang Yup Lee ha condotto un riepilogo di 146 nanomateriali inorganici biosintetizzati a singolo e multielemento che coprono 55 elementi nella tavola periodica sintetizzati utilizzando microrganismi di tipo selvatico e geneticamente modificati. La loro ricerca mette in evidenza le diverse applicazioni dei nanomateriali biogenici e fornisce strategie per migliorare la biosintesi dei nanomateriali in termini di producibilità, cristallinità, dimensione, e forma.
Il team di ricerca ha descritto un diagramma di flusso in 10 fasi per lo sviluppo della biosintesi di nanomateriali inorganici utilizzando microrganismi e batteriofagi. La ricerca è stata pubblicata su Natura Recensioni Chimica come copertina e carta eroe il 3 dicembre.
"Suggeriamo strategie generali per la biosintesi dei nanomateriali microbici tramite un diagramma di flusso passo-passo e diamo le nostre prospettive sul futuro della biosintesi e delle applicazioni dei nanomateriali. Questo diagramma di flusso servirà come guida generale per coloro che desiderano preparare nanomateriali inorganici biosintetici utilizzando microbi cellule, " ha spiegato il dottor Yoojin Choi, coautore di questa ricerca.
La maggior parte dei nanomateriali inorganici viene prodotta utilizzando metodi fisici e chimici e la sintesi biologica sta guadagnando sempre più attenzione. Però, i processi di sintesi convenzionali presentano inconvenienti in termini di elevato consumo energetico e processi non rispettosi dell'ambiente. Nel frattempo, microrganismi come microalghe, lieviti, fungo, batteri, e persino i virus possono essere utilizzati come biofabbriche per produrre nanomateriali inorganici a elementi singoli e multipli in condizioni blande.
Dopo aver condotto una massiccia indagine, il team di ricerca ha riassunto che lo sviluppo di microrganismi geneticamente modificati con una maggiore affinità di legame agli ioni inorganici, capacità di riduzione degli ioni inorganici, e l'efficienza biosintetica dei nanomateriali ha consentito la sintesi di molti nanomateriali inorganici.
Tra le strategie, il team ha presentato la propria analisi di un diagramma di Pourbaix per controllare le dimensioni e la morfologia di un prodotto. Il team di ricerca ha affermato che questa analisi del diagramma di Pourbaix può essere ampiamente utilizzata per la biosintesi di nuovi nanomateriali con applicazioni industriali.
Il professor Sang Yup Lee ha aggiunto, "Questa ricerca fornisce ampie informazioni e prospettive sulla biosintesi di diversi nanomateriali inorganici che utilizzano microrganismi e batteriofagi e le loro applicazioni. Ci aspettiamo che i nanomateriali inorganici biosintetici trovino applicazioni più diverse e innovative in diversi campi della scienza e della tecnologia".
