Title of article :
Stimuli-responsive Biosynthesis of Gold Nanoparticles: Optimization, Kinetics, and Thermodynamics of Biosorption
Author/Authors :
Dehvari, K Materials and Energy Research Center, Meshkindasht, Karaj, Iran , Pazouki, M Materials and Energy Research Center, Meshkindasht, Karaj, Iran , Hosseinia, A Materials and Energy Research Center, Meshkindasht, Karaj, Iran
Pages :
10
From page :
1506
To page :
1515
Abstract :
Green nanotechnology with the goal of producing sustainable nanomaterials in an eco-friendly approach is becoming an increasing necessity for nanomanufacturing industries. In this regards, biosynthesis is well adopted as a viable method for producing benign nanoparticles for biomedical application. The present study aimed at optimization and study of the effects of external stimuli pH and gold ion concentration on the morphology of biosynthesized gold nanoparticles (GNPs) using Fusarium oxysporum. Based on the central composite design, the experimental method was developed at three levels of the operating parameters; the initial gold ion concentration, cell mass, and pH. The X-ray diffraction and transmission electron microscopy showed that the obtained GNPs were impurity-free while the size and shape of particles were a function of the pH and Au3+ concentration. Also, analysis of variance revealed that the cell mass and initial gold ion concentration have a significant effect on biosynthesis of GNPs. The optimal condition was found at the initial gold ion concentration of 550 μM, pH 3.5, and cell mass of 0.047 mg/mL with the obtained gold uptake of 98.29%. Pseudo-second order kinetics model best fitted the experimental results with the activation energy of 73.8 kJ indicating that complex chemisorption is the mechanism of gold biorecovery. Adsorption equilibrium followed Freundlich adsorption model and negative ΔG value at room temperature suggested that the GNPs can be synthesized at ambient temperature and atmosphere via an eco-friendly and economically viable process.
Farsi abstract :
توليد نانومواد در يك رويكرد سازگار با محيط زيست تبديل به يك نياز فزاينده درصنايع نانوشده است. در اين راستا، بيوسنتز به عنوان يك روش مناسب براي توليد نانوذرات براي كاربردهاي پزشكي مورد توجه قرار گرفته است. مطالعه حاضر با هدف بهينه سازي و مطالعه اثرات محرك هاي خارجي شامل pH و غلظت يون هاي طلا بر مورفولوژي نانوذرات طلاي سنتز شده با استفاده از Fusarium oxysporum انجام شده است. بر اساس روش central composite design ، آزمايشات براي پارامترهاي عملياتي شامل غلظت اوليه طلا، توده سلولي و pH در سه سطح توسعه يافت. مطالعات ميكروسكوپ الكتروني، پراش اشعه ايكس و اشعه ماوراء بنفش، توليد نانوذرات طلاي عاري از ناخالصي را تاييد كرده و نشان دادند كه با تغييرشرايط pH و غلظت يونهاي طلا مي توان اندازه و شكل ذرات را كنترل كرد. همچنين، تحليل واريانس نشان داد كه توده سلولي و غلظت اوليه طلا، تأثير قابل توجهي بر بربازيابي طلا از محلول ليچينگ دارند. شرايط بهينه بدست آمده عبارتند از 550 ميكرومولارغلظت اوليه محلول طلا، 5 / 3 = pH و جرم سلولي 047 / 0 ميلي گرم بر ميلي ليتر كه بالاترين درصد بازيابي 98.29 به دست آمد. مدل سينتيك شبه درجه دوم بهترين برازش را با داده هاي آزمايشگاهي ارايه نمود كه از آن انرژي فعال سازي 73/8 كيلو كالري براي واكنش محاسبه شد. نتايج آزمايشي بدست آمده بوسيله ايزوترم هاي لانگميور و فروندليچ مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت و مشخص شد الگوي جذب از مدل جذبي فروندليچ پيروي مي كند. همچنين تحليل ترموديناميكي داده هاي جذب با توجه به مقادير منفي بدست آمده براي انرژي آزاد گيبس در دماي محيط و فشار اتمسفري ، بيانگر خود به خودي بودن فرايند جذ ب و توليد نانوذرات در يك فرايند سازگار با محيط زيست و مقرون به صرفه مي باشد.
Keywords :
Response Surface Methodology , Biosynthesis , Optimization , Biorecovery , Fusarium oxysporum , Gold Nanoparticles
Serial Year :
2019
Record number :
2497134
Link To Document :
بازگشت