Nuevos bio-nanomateriales para remediación ambiental

Resumen Presentamos un proceso de biosíntesis ecológico simple para la formación de oro sistemáticamente optimizado (AuNPs) y nanopartículas de Pt. Los NPs de oro se sintetizaron a partir de extractos acuosos de semillas de Coffea Arabica (CAS) y de persea americana (aguacate), mientras que para la síntesis de Pt NP autoensamblados solo se usó CAS. Además, las estructuras híbridas de SiO2 Ptbiogénico se fabricaron ensamblando nanopartículas de Pt sintetizadas químicamente sobre sílice porosa biogénica obtenida de tres fuentes diferentes. El tamaño, la forma y la cristalinidad de las nano y micro estructuras se han estudiado utilizando microscopía electrónica y la radiación de rayos X. Se descubrió que la presencia de varios grupos funcionales (revelados a través de estudios FT-IR) de los extractos era responsable tanto de la reducción de iones metálicos como de la estabilización de las nanoestructuras formadas. La eficiencia de la técnica de síntesis verde mediada por extracto de semilla para la producción de nanopartículas / superestructuras metálicas se ha comparado con la técnica química convencional de Turkevich, que no solo utiliza un reductor tóxico como NaBH4, sino que también opera alrededor del punto de ebullición del agua. Con respecto a la síntesis química, se observó un tamaño relativamente más pequeño de la síntesis de AuNP mediada por extracto de semilla (aguacate), se observaron sus eficiencias catalíticas mejoradas para la degradación de un compuesto nitro aromático (4-nitrofenol). Se han discutido los posibles mecanismos asociados con la formación de AuNP y su control de tamaño en el proceso de síntesis verde mediado por extracto de semilla. Además de estas AuNPs mediadas por semillas de aguacate, se probaron varias degradaciones de tintes orgánicos y detección de metales pesados. Las propiedades catalíticas reutilizables se estudiaron utilizando SA-PtNPs y nanopartículas de Pt sobre estructuras 3D de sílice porosa biogénica hacia la vi reducción / degradación de contaminantes / colorantes orgánicos. El uso de las nanoestructuras / microestructuras ecológicas propuestas como sensores y catalizador verde, puede formar la base de ensayos analíticos de alto rendimiento, sensores intracelulares multiplexados efectivos, sondas / catalizadores sofisticados y sostenibles.

Abstract We report a simple eco-friendly biosynthesis process for formation of systematically optimized gold (AuNPs) and Pt nanoparticles. Gold NPs were synthesized from aqueous extracts from Coffea Arabica (CAS) and persea americana (Avocado) seeds, whereas for the synthesis of self-assembled Pt NPs only CAS was used. Additionally, Pt-biogenic SiO2 hybrid structures were fabricated by assembling chemically synthesized Pt nanoparticles over biogenic porous silica procurred from three different sources. The size, shape and crystallinity of the nano and micro structures have been studied using electron microscopy and X-ray diffraction. The presence of several functional groups (revealed through FT-IR studies) from the extracts were found to be responsible both for the reduction of metal ions and stabilization of the formed nanostructures. The efficiency of the seed extract mediated green synthesis technique for the production of metal nanoparticles/super structures has been compared to the conventional chemical Turkevich technique, which not only uses a toxic reductant such as NaBH4, but also operates around the boiling point of water. With respect to the chemical synthesis, relatively smaller size of the seed (Avocado) extract mediated synthesis of AuNPs their enhanced catalytic efficiencies for the degradation of an aromatic nitro compound (4-nitrophenol) were observed. Probable mechanisms associated with the formation of AuNPs and their size control in the seed extract mediated green synthesis process have been discussed. Apart from these avocado seed mediated AuNPs were tested for several organic dye’s degradation and heavy metal detection. The reusable catalytic properties were studied using SA-PtNPs and Pt nanoparticles over biogenic porous silica 3D structures towards the reduction/degradation of organic pollutants/dyes. The use of the proposed eco-friendly nano/micro-structures as sensors and green catalyst, can form the basis of high-performance analytical iv assays, effective multiplexed intracellular sensors, sophisticated and sustainable probes/catalyst.