Biosynthèse des nanoparticules de TiO2

December 9, 2022

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Cet article explore la biosynthèse des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO₂) à l’aide de systèmes biologiques — bactéries, champignons, algues, plantes et enzymes — mettant en avant leurs avantages : stabilité accrue, moindre agrégation et contrôle précis de taille, forme et cristallinité (anatase, rutile, brookite). Il détaille les mécanismes microbiens impliqués (biosorption, bio-réduction, précipitation) et cite des exemples concrets : *Fusarium oxysporium*, *Saccharomyces cerevisiae*, *Lactobacillus* spp., *Bacillus subtilis*, extraits de curcuma, fenugrec, pelure de corossol ou goyave. Les applications prometteuses incluent l’activité antimicrobienne, antioxydante, cytotoxique et la stimulation de la croissance végétale.

Les systèmes vivants sont impliqués dans la production de nanoparticules qui sont plus stables par rapport aux nanoparticules synthétisées chimiquement. Les nanoparticules synthétisées à l'aide de microorganismes présentent un comportement d'agrégation moindre en raison de la présence de forces plus répulsives. L'utilité des nanoparticules dépend principalement de leur taille, forme ainsi que stabilité. Par conséquent, les chercheurs se concentrent sur la synthèse biogénique de nanoparticules qui peuvent répondre aux critères.

Les nanoparticules de TiO2 qui existent naturellement sous trois formes cristallines différentes, anatase, rutile et brookite, peuvent être produites à l'aide d'agents biologiques. Une recherche approfondie est menée sur la biosynthèse des nanoparticules. La biosynthèse des nanoparticules est l'un des domaines en pleine croissance dans le domaine de la nanotechnologie. Divers rapports sont disponibles sur l'utilisation de bactéries, de champignons, d'algues, de matériaux végétaux et d'enzymes pour la biosynthèse des nanoparticules.

Les mécanismes impliqués dans la synthèse microbienne des nanoparticules sont l'absorption biologique, la complexation extracellulaire ou la précipitation de métaux, la bioaccumulation, les systèmes d'efflux, et l'altération de la solubilité et de la toxicité via réduction ou oxydation et absence de systèmes de transport spécifiques des métaux. Le potentiel électrocinétique négatif, la biosorption et la capacité de bio-réduction des microorganismes en font des candidats appropriés pour synthétiser des nanoparticules. Il existe des informations sur la synthèse de nanoparticules de TiO2 utilisant le pathogène fongique Fusarium oxysporium. Saccharomyces cerevisiae et Lactobacillus sp. ont été rapportés pour produire des nanoparticules de TiO2 de 30 et 18 nm en utilisant TiO (OH)2. La source d'énergie, le pH et le potentiel global d'oxydoréduction se sont révélés être des facteurs importants dans la synthèse des nanoparticules de TiO2, tandis que dans le cas de Saccharomyces cerevisiae, l'enzyme oxydase joue un rôle important. Des nanoparticules de TiO2 sous forme d'anatase ont été synthétisées en utilisant l'extrait de plante Curcuma longa en raison de sa teneur en terpénoïdes, flavonoïdes et protéines.

Le fenugrec (Trigonella foenum graecum (L.)) a été étudié pour synthétiser des nanoparticules de TiO2 ayant des propriétés antimicrobiennes. Il existe un rapport sur la synthèse de nanoparticules de TiO2 rutile utilisant de l'extrait de pelure de corossol et du précurseur TiO(OH)2. La présence de groupes OH dans les constituants chimiques de l'Annona squamosa a été trouvée responsable de la déshydratation de l'hydroxide de titanyl en TiO2 et de la stabilisation des nanoparticules. Les nanoparticules de TiO2 produites à partir de légumineuses Vigna radiata (haricot mungo) ont montré une activité antibactérienne, antioxydante et cytotoxique contre les lignées cellulaires d'ostéosarcome Mg 63. Les nanoparticules de dioxyde de titane dues à Lactobacillus crispatus ont été trouvées pour réduire la formation de biofilm ; l'hémolysine et également l'uréase qui sont responsables du développement de la capacité de résistance aux multidrogues chez les pathogènes. L'interaction électrostatique entre Lactobacillus sp. et les clusters métalliques est responsable de la synthèse des nanoparticules métalliques. La production de nanoparticules de TiO2 anatase médiée par Bacillus subtilis a été étudiée.

L'extrait de feuilles de goyave (Psidium guajava) médié par des nanoparticules de TiO2 a montré des activités antioxydantes et antimicrobiennes. L'extrait de feuilles de goyave contient de l'alcool, des amines primaires et aromatiques qui aident à la synthèse des nanoparticules de TiO2. Les nanoparticules de TiO2 fabriquées en utilisant Aspergillus flavus TFR7 et du TiO2 en vrac ont été utilisées comme pulvérisation foliaire (10 mg/l) sur le haricot mungo (Vigna radiata L.). Ce TiO2 médié par des champignons a été trouvé pour améliorer l'indice de vigueur du haricot mungo. Les champignons sécrètent des protéines capping qui jouent le rôle d'encapsulation des nanoparticules tandis que les protéines associées contribuent à la minéralisation du sel précurseur. Aspergillus niger et Aspergillus tubingensis TFR-5 ont également été signalés comme ayant la capacité de produire des nanoparticules de TiO2.s.

En tant que Salers, combien savez-vous sur les nanoparticules de dioxyde de titane ?

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