|
Июль 2025 г.
И снова о терминологии в области нанотехнологии:
методы получения наночастиц мелаллов
В научных публикациях, говоря о методах получения наночастиц металлов, их подразделяют на физические, химические и биологические (биосинтез).
Говорят также о методах «зеленого» синтеза наночастиц металлов. При этом, противопоставляя биологические и химические методы, указывают
преимущество биологических методов, называя их безопасными для окружающей среды и живых организмов в отличие от химических методов,
а «зеленые» методы синтеза наночастиц часто отождествляют с биологическими методами. Безусловное преимущество биологических методов перед
химическими методами с точки зрения безопасности для окружающей среды и живых организмов, а также отождествление «зеленых» и биологических
методов синтеза наночастиц является неверным и происходит в результате недостаточно строгого обращения с понятиями.
Биосинтезом наночастиц металлов называют процесс их создания с использованием микроорганизмов или растений. При этом различают естественный
и искусственный биосинтез наночастиц металлов. В первом случае наночастицы металлов образуются в микроорганизмах или растениях в ходе их
жизнедеятельности. Во втором случае — вне организмов в результате окислительно-восстановительных реакций в растворах, содержащих супернатанты
микроорганизмов или экстракты растений. В этих реакциях биомолекулы в супернатантах микроорганизмов и экстрактах растений играют роль
восстановителей ионов металлов. Но можно ли синтез наночастиц металлов с использованием микроорганизмов или растений называть биосинтезом?
Согласно определению биосинтеза в биологии, биосинтез — это происходящий
в живых организмах процесс образования органических веществ
в результате химических реакций с участием биомолекул
(биохимических реакций). То есть синтез наночастиц металлов (неорганических веществ) с использованием
микроорганизмов и растений не является биосинтезом.
Понятие «биосинтез», как определено выше, также используется и в биотехнологии. Это один из технологических процессов, используемых в
биотехнологии. Биотехнология также включает технологические процессы
без использования живых организмов — процессы создания органических
веществ с использованием ферментов и биомолекул,
выделенных живыми организмами. То есть биосинтез и биотехнологии — это близкие, но не идентичные понятия.
Синтез наночастиц металлов с использованием микроорганизмов или растений стал объектом широкого внимания лишь с недавнего времени и приобрел
большое значение как метод нанотехнологии, обладающий многими преимуществами. Синтез наночастиц металлов в живых организмах — это тоже
биологический процесс образования в живых организмах
неорганических веществ за счет химических реакций с участием присутствующих в этих
организмах ионов металлов и биомолекул. Поэтому, с точки зрения установления терминологического единообразия в биотехнологии и нанотехнологии,
понятие «биосинтез» возможно расширить на синтез наночастиц металлов в живых организмах. Но этого нельзя сделать в отношении синтеза
наночастиц металлов с применением супернатантов микроорганизмов и экстрактов растений.
Во-первых, синтез наночастиц металлов с примененим супернатантов микроорганизмов и экстрактов растений осуществляется
вне живых организмов,
т.е. отсутствует ключевой признак биосинтеза. Во-вторых, этот синтез осуществляется в специально приготавливаемых растворах в результате
окислительно-восстановительных реакций, в которых восстановителями служат органические соединения — биомолекулы, содержащиеся в супернатантах
микроорганизмов и экстрактах растений. Биомолекулы являются подмножеством органических соединений, а получение веществ в растворах, используя
различные как неорганические, так и органические реагенты, по определению — это химический синтез. То есть называть синтез наночастиц металлов
с применением супернатантов микроорганизмов и экстрактов растений биосинтезом является необоснованным. Синтез наночастиц металлов с применением
супернатантов микроорганизмов и экстрактов растений относится к методам биотехнологии, которые не тождественны биосинтезу; это химический
метод синтеза наночастиц, основанный на применении реагентов, содержащих биомолекулы, играющие роль восстановителей в окислительно-восстановительных
реакциях в растворах.
Отметим, что наночастицы металлов можно синтезировать также химическим методом с использованием
синтетических биомолекул: глюкозы,
аскорбиновой кислоты и др. (см., например, Носовская Е.А. и др. Экологические способы получения наночастиц меди в растворах. German
International Journal of Modern Science. 2021, № 10, с. 47–51).
Противопоставлять химические и биологические методы получения наночастиц металлов (биологические — в том понимании, как сейчас в основном
используется в научной литературе, т.е. с использованием живых микроорганизмов, так и с использованием супернатантов микроорганизмов или
экстрактов растений) на основе оценки их безопасности для окружающей среды и живых организмов, неверно. Обе эти группы методов включают в
себя как безопасные, так и небезопасные методы. Наночастицы металлов можно получать безопасными химическими методами и без использования
биомолекул (например, используя цитрат натрия, поливинилпирролидон и некоторые другие вещества; наночастицы серебра, полученные с их помощью,
применяют в различных областях, в том числе в медицине). Методы получения наночастиц серебра с использованием микроорганизмов нельзя считать
безопасными. Даже в случае использования условно патогенных микроорганизмов
(например, Bacillus subtilis, 4-ая группа патогенности для человека) также необходимо соблюдать меры предосторожности при работе с ними и
правила их утилизации.
Что касается понятия «зеленые» методы синтеза наночастиц металлов», то это понятие более широкое, чем понятие «биологические методы
синтеза наночастиц металлов». Оно включает любые методы (в том числе химические), которые применяют материалы, безопасные для окружающей
среды и живых организмов, минимизируют отходы и затраты энергии. И критериям «зеленого» синтеза в меньшей мере отвечает биосинтез с помощью
микроорганизмов, чем некоторые химические методы. Требования, приведенные на данном сайте на странице
«Наносуспензии серебра. Методы получения:
критерии пригодности для внедрения в производство» можно рассматривать как критерии «зеленого»
синтеза наночастиц металлов. Химические методы синтеза,
в которых реагентами служат биомолекулы и другие
безопасные для живых организмов и окружающей среды
вещества, — это методы "зеленой" химии.
Ш. М. Шарипов (ООО «ProventaTech»)
|
