Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1055410.32607/20758251-2014-6-1-35-44ReviewsОбзорыResearch Article“Green” Nanotechnologies: Synthesis of Metal Nanoparticles Using Plants«Зеленые» нанотехнологии: синтез металлических наночастиц с использованием растенийMakarovV VМакаровВ. В.
Russian Federation
kalinina@genebee.msu.ruLoveA. J.ЛавА.
United Kingdom
kalinina@genebee.msu.ruSinitsynaO. V.СиницынаО. В.
Russian Federation
kalinina@genebee.msu.ruMakarovaS. S.МакароваС. С.
Russian Federation
kalinina@genebee.msu.ruYaminskyI. V.ЯминскийИ. В.
Russian Federation
kalinina@genebee.msu.ruTalianskyM. E.ТальянскийМ. Э.
Russian Federation
kalinina@genebee.msu.ruKalininaN. O.КалининаН. О.
Russian Federation
kalinina@genebee.msu.ruBelozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Lomonosov Moscow State UniversityНаучно-исследовательский институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского Московского государственного университета им. М.В. ЛомоносоваAdvanced Technologies CenterЦентр перспективных технологийThe James Hutton Institute, Invergowrie, DundeeИнститут Джеймса Хаттона, ДандиNesmeyanov Institute of Organoelement CompoundsИнститут элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАНDepartment of Biology, Lomonosov Moscow State UniversityБиологический факультет Московского государственного университета им. М.В. ЛомоносоваDepartment of Physics, Lomonosov Moscow State UniversityФизический факультет Московского государственного университета им. М.В. ЛомоносоваBelozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Lomonosov Moscow State UniversityНаучно-исследовательский институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова1503201461VOL 6, NO1 (2014)ТОМ 6, №1 (2014)354417012020Copyright ©; 2014, Makarov V.V., Love A.J., Sinitsyna O.V., Makarova S.S., Yaminsky I.V., Taliansky M.E., Kalinina N.O.Copyright ©; 2014, Макаров В.В., Лав А., Синицына О.В., Макарова С.С., Яминский И.В., Тальянский М.Э., Калинина Н.О.2014Makarov V.V., Love A.J., Sinitsyna O.V., Makarova S.S., Yaminsky I.V., Taliansky M.E., Kalinina N.O.Макаров В.В., Лав А., Синицына О.В., Макарова С.С., Яминский И.В., Тальянский М.Э., Калинина Н.О.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10554

While metal nanoparticles are being increasingly used in many sectors of the economy, there is growing interest in the biological and environmental safety of their production. The main methods for nanoparticle production are chemical and physical approaches that are often costly and potentially harmful to the environment. The present review is devoted to the possibility of metal nanoparticle synthesis using plant extracts. This approach has been actively pursued in recent years as an alternative, efficient, inexpensive, and environmentally safe method for producing nanoparticles with specified properties. This review provides a detailed analysis of the various factors affecting the morphology, size, and yield of metal nanoparticles. The main focus is on the role of the natural plant biomolecules involved in the bioreduction of metal salts during the nanoparticle synthesis. Examples of effective use of exogenous biomatrices (peptides, proteins, and viral particles) to obtain nanoparticles in plant extracts are discussed.

Биобезопасность и экологическая чистота производства металлических наночастиц, применение которых во многих секторах экономики растет значительными темпами, являются актуальной проблемой. Химические и физические методы, применяемые для получения наночастиц, часто дороги и потенциально опасны для окружающей среды. Настоящий обзор посвящен возможностям синтеза металлических наночастиц с использованием экстрактов растений. Этот подход активно разрабатывается в последние годы в качестве альтернативного, эффективного, дешевого и экологически безопасного метода получения наночастиц с заданными свойствами. В обзоре детально рассмотрены различные факторы, влияющие на морфологию, размер и выход металлических наночастиц. Основное внимание уделено роли природных растительных соединений, участвующих в биовосстановлении солей металлов в процессе синтеза наночастиц. Приведены примеры эффективного использования экзогенных биоматриц (пептидов, белков и вирусных частиц) для получения наночастиц в экстрактах растений.

biomatricesbioreductionmetal nanoparticlesplant metabolitesplant extractsбиоматрицы, биовосстановление, металлические наночастицы, растительные метаболиты, экстракты растенийThis work was supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation, the Federal Target-Oriented Program “Scientific and Scientificpedagogical Personnel of Innovative Russia”, the event 1.5, Agreement № 14.U02.21.1235. A.J.L. and M.T. were supported by funding from Scottish Government Rural and Environmental Science and Analytical Services Division and the work of V.V.M was funded by the Grant of the President of the Russian Federation for supporting of young scientists MK-2072.2014.4Работа поддержана Министерством образования и науки РФ, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», мероприятие 1.5, соглашение № 14.U02.21.1235.1. Roco M.C. // Сurr. Opin. Biotechnol. 2003. V. 14. P. 337-346.2. Zhang L., Gu F.X., Chan J.M., Wang A.Z., Langer R.S., Farokhzad O.C. // Clin. Pharmacol. Ther. 2008. V. 83. P. 761-780.3. Daniel M.C., Astruc D. // Chem. Rev. 2004. V. 104. P. 293-346.4. Wong T.S., Schwaneberg U. // Curr. Opin. Biotechnol. 2003. V. 14. P. 590-596.5. Eds., Fendler J.H. Nanoparticles and nanostructured films: Preparation, characterization and applications. John Wiley & Son. 1998. 463 p.6. Tsuji M., Hashimoto M., Nishizawa Y., Tsuji T. // Chem. Lett. 2003. V. 32. P. 1114-1115.7. Kundu S., Maheshwari V., Saraf R. // Nanotechnology. 2008. V. 19. № 6. 065604.8. Okitsu K., Mizukoshi Y., Yamamoto T.A., Maeda Y., Nagata Y. // Lett. Materials. 2007. V. 61. P. 3429-3431.9. Narayanan K.B., Sakthivel N. // Adv. Colloid. Interface. Sci. 2010. V. 22. № 156. P. 1-13.10. Gan P.P., Ng S.H., Huang Y., Li S.F. // Bioresour. Technol. 2012. V. 113 P. 132-135.11. Raveendran P., Fu J., Wallen S.L. // Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. № 46. P. 13940-13941.12. Sharma H.S., Ali S.F., Hussain S.M., Schlager J.J., Sharma A. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2009. V. 9. № 8. P. 5055-5072.13. Narayanan S., Sathy B.N., Mony U., Koyakutty M., Nair S.V., Menon D. // ACS. Appl. Mater. Interfaces. 2012. V.4. № 1. P. 251-260.14. Govindaraju K., Khaleel Basha S., Ganesh Kumar V., Singaravelu G. // J. Materials Sci. 2008. V. 43. P. 5115-5122.15. Scarano G., Morelli E. // Biometals. 2002. V. 15. № 2. P. 145-151.16. Scarano G., Morelli E. // Plant Sc. 2003. V. 165. P. 803-810.17. Lengke M.F., Fleet M.E., Southam G. // Langmuir. 2007. V. 23. № 5. P. 2694-2699.18. Kowshik M., Deshmukh N., Vogel W., Urban J., Kulkarni S.K., Paknikar K.M. // Biotechnol. Bioeng. 2002. V. 78. № 5. P. 583-588.19. Rautaray D., Ahmad A., Sastry M. // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. № 48. P. 14656-14657.20.Anshup A., Venkataraman J.S., Subramaniam C., Kumar R.R., Priya S., Kumar T.R., Omkumar R.V., John A., Pradeep T. // Langmuir. 2005. V. 21. № 25. P. 11562-11567.21. Njagi E .C., Huang H., Stafford L., Genuino H., Galindo H.M., Collins J.B., Hoag G.E., Suib S.L. // Langmuir. 2011. V. 27. № 1. P. 264-271.22. Harris А.T., Bali R. // J. Nanoparticle Res. 2008. V. 10. P. 691-695.23. Gardea-Torresdey J.L., Parsons J., Gomez E., Peralta- Videa J., Troiani H., Santiago P., Yacaman M. // Nano Lett. 2002. V. 2. P. 397-401.24. Manceau A., Nagy K.L., Marcus M.A., Lanson M., Geoffroy N., Jacquet T., Kirpichtchikova T. // Environ. Sci. Technol. 2008. V. 42. № 5. P. 1766-1772.25. Ghosh S., Patil S., Ahire M., Kitture R., Gurav D.D., Jabgunde A.M., Kale S., Pardesi K., Shinde V., Bellare J. // J. Nanobiotechnology. 2012. V. 10. P. 17.26. Khan M., Adil S.F., Tahir M.N., Tremel W., Alkhathlan H.Z., Al-Warthan A., Siddiqui M.R. // Int. J. Nanomedicine. 2013. V. 8. P. 1507-1516.27. Rai M., Yadav A. // IET Nanobiotechnol. 2013. V. 7. № 3. P. 117-124.28. Shiv Shankar S., Ahmad A., Sastry M. // Biotechnol. Prog. 2003. V. 19. P. 1627-1631.29. Shiv Shankar S., Ahmad A., Pasricha R., Sastry M. J. // Mater. Chem., 2003. V. 13. P. 1822-1846.30. Shiv Shankar S., Rai A., Ahmad A., Sastry M. // J. Colloid. Interface. Sci. 2004. V. 275. P. 496-502.31. Maensiri S., Laokul P., Klinkaewnarong J., Prokha S., Promark V., Seraphin S. // Optoelectronics and Advanced Materials. 2008. V. 2. P. 161-165.32. Vilchis-Nestor A.R., Sánchez-Mendieta V., Camacho- López M.A., Gómez-Espinosa R.M., Arenas-Alatorre J.A. // Mater. Lett. 2008. V. 62. P. 3103-3105.33. Song J.Y., Kwon E.Y., Kim B.S. // Bioprocess. Biosyst. Eng. 2010. V. 33. P. 159-164.34. Song J.Y., Kim B.S. // Bioprocess. Biosyst. Eng. 2009. V. 32. № 1. P. 79-84.35. Haverkamp R., Marshall A. // J. Nanoparticle. Res. 2009. V. 11. № 6. P. 1453-1464.36. Singh A., Talat M., Singh D., Srivastava O.N. // J. Nanoparticle Res. 2010. V. 12. P. 1667-1675.37. Ahmad N., Sharma S., Alam M.K., Singh V.N., Shamsi S.F., Mehta B.R., Fatma A. // Colloids Surf. B. Biointerfaces. 2010 V. 81. P. 81-86.38. Kasthuri J., Veerapandian S., Rajendiran N. // Colloids Surf. B. Biointerfaces. 2009. V. 68. P. 55-60.39. Panigrahi S., Kundu S., Ghosh S., Nath S., Pal T. // J. Nanoparticle Res. 2004. V. 6. № 4. P. 411-414.40. Zayed M.F., Eisa W.H., Shabaka A.A. // Spectrochim. Acta. A. Mol. Biomol. Spectrosc. 2012. V. 98. P. 423-428.41. Gruen L.C. // Biochim. Biophys. Acta. 1975. V. 386. P. 270-274.42. Saikat Mandal P., Selvakannan R., Phadtare S., Renu P., Sastry M. // J. Chem. Sci. 2002. V. 114. P. 513-520.43. Tan Y.N., Lee J.Y., Wang D.I //. J. Am. Chem. Soc. 2010. V. 132. № 16. P. 5677-5686.44. Glusker J., Katz A., Bock C. // Rigaku J. 1999. V. 16. № 2. P. 8-16.45. Si S., Mandal T.K. // Chemistry. 2007. V. 13. № 11. P. 3160-3168.46. Kim J., Rheem Y., Yoo B., Chong Y., Bozhilov K.N., Kim D., Sadowsky M.J., Hur H.G., Myung N.V. // Acta. Biomater. 2010. V. 6. № 7. P. 2681-2689.47. Selvakannan P., Mandal S., Phadtare S., Gole A., Pasricha R., Adyanthaya S.D., Sastry M. // J. Colloid. Interface. Sci. 2004. V. 269. № 1. P. 97-102.48. Willett R .L., Baldwin K.W., West K.W., Pfeiffer L.N. // Proc. Natl. Acad. Sci. 2005. V. 102. № 22. P. 7817-7822.49. Gan P.P., Li S.F. // Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 2012. V. 11. P. 169-206.50. Ghodake G.S., Deshpande N.G., Lee Y.P., Jin E.S. // Colloids Surf. B: Biointerfaces. 2010. V. 75. P. 584-589.51. Armendariz V., Herrera I., Peralta-Videa J.R., Jose-Yacaman M., Troiani H., Santiago P., Gardea-Torresdey J.L. // J. Nanopart. Res. 2004. V. 6. № 4. P. 377-382.52. Sathishkumar M., Sneha K., Yun Y.S. // Bioresour. Technol. 2010. V. 101. № 20. P. 7958-7965.53. Bankar A., Joshi B., Ravi Kumar A., Zinjarde S. // Colloids Surf. B: Biointerfaces. 2010. V. 80. P. 45-50.54. Lukman A.I., Gong B., Marjo C.E., Roessner U., Harris A.T. // J. Colloid. Interface. Sci. 2010. V. 353. P. 433-444.55. Lin L., Wang W., Huang J., Li Q., Sun D., Yang X., Wang H., He N., Wang Y. // Chem. Eng. J. 2010. V. 162. P. 852-858.56. Cruz D., Fale´ P.L., Mourato A., Vaz P.D., Luisa Serralheiro M., Lino A.R.L. // Colloids Surf. B: Biointerfaces. 2010. V. 81. P. 67-73.57. Das R.K., Gogoi N., Bora U. // Bioprocess. Biosyst. Eng. 2011. V. 34. № 5. P. 615-619.58. Love A.J., Makarov V.V., Yaminsky I.V., Kalinina N.O., Taliansky M.E. // Virology. 2014. V. 449. P. 133-139.59. Love A.J., Chapman S.N., Shaw J., Taliansky M.E. // Nanoparticles. 2013. International Patent Application No. PCT / GB2013/052473.60. Namba K., Pattanayek R., Stubbs G. // J. Mol. Biol. 1989. V. 208. P. 307-325.61. Dhanalakshmi T., Rajendran S. // Arch. Appl. Sci. Res. 2012. V. 4. P. 1289-1293.62. Velmurugan P., Lee S.M., Iydroose M., Lee K.J., Oh B.T. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2013. V. 7. P. 361-368.63. Valodkar M., Rathore P.S., Jadeja R.N., Thounaojam M., Devkar R.V., Thakore S. // J. Hazard. Mater. 2012. V. 201. P. 244-249.64. Suganya A., Murugan K., Kovendan K., Mahesh Kumar P., Hwang J.S. // Parasitol. Res. 2013. V. 112. P. 1385-1397.65. Pandey G., Madhuri S., Mandloi A.K. // Pl. Arch. 2012. V. 12. P. 1-4.66. Soundarrajan C., Sankari A., Dhandapani P., Maruthamuthu S., Ravichandran S., Sozhan G., Palaniswamy N. // Bioprocess. Biosyst. Eng. 2012. V. 35. P. 827-833.67. Sintubin L., Verstraete W., Boon N. // Biotechnol. Bioeng. 2012. V. 109. P. 2422-2436.