Er zijn verschillende methoden voor het produceren van talloze anorganische nanomaterialen met veel experimentele variabelen. Onder de vele mogelijke wedstrijden, het vinden van het beste paar voor synthese op een milieuvriendelijke manier is een langdurige uitdaging voor onderzoekers en industrieën.

Een KAIST-onderzoeksteam voor bioprocestechnologie onder leiding van Distinguished Professor Sang Yup Lee heeft een samenvatting gemaakt van 146 biosynthetische enkelvoudige en multi-element anorganische nanomaterialen die 55 elementen in het periodiek systeem omvatten, gesynthetiseerd met behulp van wildtype en genetisch gemanipuleerde micro-organismen. Hun onderzoek belicht de diverse toepassingen van biogene nanomaterialen en geeft strategieën voor het verbeteren van de biosynthese van nanomaterialen in termen van hun produceerbaarheid, kristalliniteit, maat, en vorm.

Het onderzoeksteam beschreef een stroomschema in 10 stappen voor het ontwikkelen van de biosynthese van anorganische nanomaterialen met behulp van micro-organismen en bacteriofagen. Het onderzoek is gepubliceerd in Natuur beoordelingen Chemie als omslag en heldenpapier op 3 december.

"We stellen algemene strategieën voor de biosynthese van microbiële nanomaterialen voor via een stapsgewijs stroomschema en geven onze perspectieven op de toekomst van de biosynthese en toepassingen van nanomaterialen. Dit stroomschema zal dienen als een algemene gids voor diegenen die biosynthetische anorganische nanomaterialen willen bereiden met behulp van microbiële cellen, " verklaarde Dr. Yoojin Choi, een co-auteur van dit onderzoek.

De meeste anorganische nanomaterialen worden geproduceerd met behulp van fysische en chemische methoden en biologische synthese krijgt steeds meer aandacht. Echter, conventionele syntheseprocessen hebben nadelen in termen van hoog energieverbruik en niet-milieuvriendelijke processen. In de tussentijd, micro-organismen zoals microalgen, gisten, schimmels, bacteriën, en zelfs virussen kunnen worden gebruikt als biofabrieken om onder milde omstandigheden enkelvoudige en meervoudige anorganische nanomaterialen te produceren.

Na het uitvoeren van een grootschalig onderzoek, het onderzoeksteam vatte samen dat de ontwikkeling van genetisch gemanipuleerde micro-organismen met verhoogde anorganische-ion-bindende affiniteit, anorganisch-ion-reductie vermogen, en de biosynthetische efficiëntie van nanomaterialen heeft de synthese van veel anorganische nanomaterialen mogelijk gemaakt.

Onder de strategieën, het team introduceerde hun analyse van een Pourbaix-diagram om de grootte en morfologie van een product te controleren. Het onderzoeksteam zei dat deze Pourbaix-diagramanalyse op grote schaal kan worden gebruikt voor de biosynthese van nieuwe nanomaterialen met industriële toepassingen.

Professor Sang Yup Lee heeft toegevoegd, "Dit onderzoek biedt uitgebreide informatie en perspectieven over de biosynthese van diverse anorganische nanomaterialen met behulp van micro-organismen en bacteriofagen en hun toepassingen. We verwachten dat biosynthetische anorganische nanomaterialen meer diverse en innovatieve toepassingen zullen vinden op verschillende gebieden van wetenschap en technologie."