Occurrence, characterization and action of metal nanoparticles

• Autorzy: Masarovičová E. , Kráľová K.

Warianty tytułu

PL

Występowanie, charakterystyka i działanie nanocząstek metali

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Metal nanoparticles (MNPs) are attracting attention for many technological applications as catalysts, in optical materials, medical treatments, sensors, and in energy storage and transmission. The function and use of these materials depend on their composition and structure. A practical route for synthesis of MNPs is by chemical procedure and by use of biological material (“green synthesis” as a dependable, environmentally benign process) including bacteria, algae and vascular plants (mainly metallophytes). Currently, there are various chemical and physical synthetic methods used for preparation of metal nanoparticles and several experimental techniques aimed at controlling the size and shape of MNPs. Toxic effects of MNPs on plants could be connected with chemical toxicity based on their chemical composition (eg release of toxic metal ions) and with stress or stimuli caused by the surface, size and shape of the particle. The physicochemical properties of nanoparticles determine their interaction with living organisms. In general, plant cells possess cell walls that constitute a primary site for interaction and a barrier for the entrance of nanoparticles. Inside cells, nanoparticles might directly provoke either alterations of membranes and other cell structures or activity of protective mechanisms. Indirect effects of MNP depend on their chemical and physical properties and may include physical restraints, solubilization of toxic nanoparticle compounds, or production of reactive oxygen species. However, it should be stressed that impact of MNPs on human and environmental health remains still unclear. Thus, evaluation scheme for national nanotechnology policies (that would be used to review the whole national nanotechnology plan) was recommended. The three following criteria for policy evaluation were suggested: appropriateness, efficiency and effectiveness.

PL

Nanocząstki metali (MNPS) przyciągają uwagę ze względu na ich wykorzystanie w wielu zastosowaniach jako katalizatory, materiały optyczne, czujniki, w zabiegach medycznych, w przechowywaniu i transmisji energii. Funkcja i zastosowanie tych materiałów zależą od ich składu i struktury. Praktycznymi drogami syntezy MNPS są metody chemiczne i wykorzystanie materiałów biologicznych („zielona synteza” niezawodna, przyjazna środowisku), w tym bakterii, glonów i roślin naczyniowych (głównie metalofitów). Obecnie stosowane są różne fizyczne i chemiczne metody wytwarzania nanocząstek metali i kilka technik eksperymentalnych, mających na celu kontrolę wielkości i kształtu MNPS. Toksyczny wpływ MNPS na rośliny może być związany z toksycznością chemiczną ze względu na ich skład chemiczny (np. uwalnianie jonów metali) oraz stresem lub stymulacją spowodowanymi przez powierzchnię, wielkość i kształt cząstek. Interakcje z organizmami żywymi są określane przez fizykochemiczne właściwości nanocząstek. Ogólnie rzecz biorąc, ściany komórkowe roślin stanowią podstawowy element interakcji i barierę wejścia nanocząstek. Wewnątrz komórek nanocząstki mogą bezpośrednio wywoływać zarówno zmiany błon komórkowych, jak i innych struktur lub spowodować aktywizację mechanizmów ochronnych. Pośrednie skutki MNP zależą od ich właściwości chemicznych i fizycznych, mogących prowadzić do tworzenia pewnych ograniczeń fizycznych, rozpuszczania związków toksycznych czy wytwarzania reaktywnych form tlenu. Jednak należy podkreślić, że wpływ MNPS na zdrowie ludzi i stan środowiska jest nadal niejasny. Z tego względu konieczne jest stworzenie schematu systemu oceny polityki w dziedzinie nanotechnologii (które zostaną wykorzystane do przeglądu całości krajowego planu nanotechnologicznego). Zaproponowano trzy następujące kryteria oceny polityki: adekwatność, efektywność i skuteczność.

Słowa kluczowe

EN

behaviour; direct and indirect effects; green synthesis; living organisms; metal nanoparticles; plants

PL

zachowania; skutki bezpośrednie i pośrednie; zielona synteza; organizmy żywe; nanocząstki metali; rośliny

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 6, No. 2
• Strony: 445--449
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz.

Twórcy

autor

Masarovičová E.

• Faculty of Natural Sciences, Comenius University in Bratislava, Mlynská dolina, SK-84215 Bratislava, Slovakia, phone [phone]

autor

Kráľová K.

• Faculty of Natural Sciences, Comenius University in Bratislava, Mlynská dolina, SK-84215 Bratislava, Slovakia, phone [phone]

Bibliografia

• [1] Andrievski RA, Klyuchareva V. Journal information flow in nanotechnology. J Nanopart Res. 2011;13:6221-6230.
• [2] Ruffini-Castiglione M, Cremonini R. Nanoparticles and higher plants. Caryologia. 2009;62:161-165. [3] Lin D, Xing B. Phytotoxicity of nanoprticles: inhibition of seed germination and root growth. Environ Pollut. 2007;150:243-250.
• [4] Handy RD, Owen R, Valsami-Jones E. The ecotoxicology of nanoparticles and nanomaterials: current status, knowledge gaps, challenges and future needs. Ecotoxicology. 2008;17:315-325.
• [5] Huang H, Yang X. One-step, shape control synthesis of gold nanoparticles stabilized by 3-thiopheneacetic acid. Colloids Surf A Physicochem Eng Asp. 2005; 255:11-17.
• [6] Zhan G, Huang J, Lin L, Lin W, Kamana E. Synthesis of gold nanopartices by Cacumen platycladi leaf extract and its simulated solution: toward the plant-mediated biosynthetic mechanism. J Nanopart Res. 2011;13:4957-4968.
• [7] Heverkamp RG, Marshall AT. The mechanism of metal nanoparticle formation in plants: limits on accumulation. J Nanopart Res. 2009;11:1453-1463.
• [8] Burda C, Chen XB, Narayanan R, El-Sayed MA. Chemistry and properties of nanocrystals of different shapes. Chem Rev. 2005;105:1025-1102.
• [9] Govender Y, Riddin TL, Gericke M, Whiteley CG. On the enzymatic formation of platinum nanoparticles. J Nanopart Res. 2010;12:261-271.
• [10] Marshall AT, Haverkamp RG, Davies CE, Parsons JG, Gardea-Torresdey JL, Agterveld D. Accumulation of gold nanoparticles in Brassica juncea. Int J Phytoremediat. 2007;9:197-206.
• [11] Li XQ, Zhang WX. Iron nanoparticles: the core-shell structure and unique properties for Ni(II) sequestration. Langmuir. 2006;22:4638-4642.
• [12] Ankamwar B. Biosynthesis of gold nanoparticles (Green-gold) using leaf extract of Terminalia catappa. E-J Chem. 2010;7:1334-1339.
• [13] Dwivedi AD, Gopal K. Biosynthesis of silver and gold nanoparticles using Chenopodium album leaf extract. Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng Aspects. 2010;369:27-33.
• [14] Kouvaris P, Delimitis A, Zaspalis V, Papadopoulos D, Tsipas SA, Michailidis N. Green synthesis and characterization of silver nanopaticles produced using Arbutus unedo leaf extract. Mater Letters. 2012;76:18-20.
• [15] Bali R, Razak N, Lumb A, Harris AT. The synthesis of metallic nanoparticles inside live plants. Int Confer Nanosci Nanotechnol. 2006;1-2:238-241.
• [16] Harris AT, Bali R. On the formation and extent of uptake of silver nanoparticles by live plants. J Nanopart Res. 2008;10:691-695.
• [17] Berumen JP, Gallegos-Loya E, Esparza-Ponce H, Gonzales-Valenzuel R, Gonzales-Valenzuela C, Duarte-Moller A. XAS study of silver nanoparticles formed in Phaseouls vulgaris. Proc. 8th International conference on applications of electrical engineering/8th International conference on applied electromagnetics, wireless and optical communications. Book Series: Electrical and Computer Engineering Series. Gao K, Kouzaev GA, Vladareanu L, editors. 2009;211-215.
• [18] Bali R, Harris AT. Biogenic synthesis of Au nanoparticles using vascular plants. Ind Engin Chem Res. 2010;49:12762-12772.
• [19] Luangpipat T, Beattie IR, Chisti Y, Haverkamp RG. Gold nanoparticles produced in a microalga. J Nanopart Res. 2011;13:6439-6445.
• [20] Ghatak KL. Techniques and Methods in Biology. New Delhi, India: PHI Learning; 2011.
• [21] Sareen K. Instrumental Methods of Environmental Analysis. Raleigh, NC: Ivy Publishing House; 2001.
• [22] Hammer F. Inorganic Spectroscopy and Related Topics. New Delhi, India: Sarup and Sons; 2008.
• [23] Houdy P, Lahmani M, Marano F, editors. Nanoethics and Nanotoxicology. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag; 2011.
• [24] Auffan M, Flahaut E, Thill A, Mouchet F, Carriére M, Gauthier L, et al. Ecotoxicology: Nanoparticle reactivity and living organisms. In: Houdy P, Lahmani M, Marano F, editors. Nanoethics and Nanotoxicology. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag; 2011:325-357.