The aim of the thesis project is the optimisation of a one-pot approach for the green and biogenic synthesis of an inorganic compound, i.e. zinc oxide nanoparticles using microalgae, chosen as biogenic agents. Microalgae are microorganisms of choice in biotechnology thanks to their wide range of potential bio-applications responding to an economic, circular and eco-sustainable perspective. Concerning zinc oxide, this inorganic system has attracted significant attention due to its wide range of applications, such as in electronics, optics and since this product is generally recognised as safe (GRAS) by the US Food and Drug Administration, zinc oxide nanoparticles also find applications in biomedical systems and as an antimicrobial e.g., in food packaging. Therefore, in order to investigate and evaluate the role of microalgae in the synthesis of this inorganic system, a rational approach through the systematic exploration of the experimental parameters landscape was applied. The micro- and nanostructures synthesised were characterised through different analytical tools from the structural, morphological and functional point of view. In view of applications of zinc oxide, antimicrobial tests were carried out to investigate the antimicrobial activities of zinc oxide nanoparticles synthesised through biogenic synthesis compared to zinc oxide nanoparticles synthesised without microalgae.

Questo studio si propone l'ottimizzazione di un approccio sintetico per la produzione biogenica e sostenibile di nanostrutture di ossido di zinco mediante l’utilizzo di microalghe. Le microalghe sono microrganismi che rivestono un ruolo importante nelle biotecnologie grazie alla loro ampia gamma di potenziali bioapplicazioni, che rispondono ad una prospettiva economica, circolare ed ecosostenibile. L'ossido di zinco è un composto inorganico con numerose applicazioni nel campo dell’elettronica, dell'ottica e poiché questo prodotto è stato riconosciuto come sistema GRAS (Generally Recognised As Safe) dalla Food and Drug Administration, le nanoparticelle di ossido di zinco trovano anche applicazioni nei sistemi biomedici e come agente antimicrobico. Pertanto, al fine di indagare e valutare il ruolo delle microalghe nella sintesi di questo sistema inorganico, è stato applicato un approccio razionale attraverso l'esplorazione sistematica dei parametri sperimentali coinvolti. Le micro- e nanostrutture ottenute sono state caratterizzate dal punto di vista chimico, strutturale, morfologico e funzionale. In particolare, considerate le applicazioni dell'ossido di zinco, sono stati effettuati dei test per valutare l’attività antimicrobica delle nanoparticelle di ossido di zinco sintetizzate mediante sintesi biogenica rispetto alle nanoparticelle di ossido di zinco sintetizzate senza microalghe.

Optimisation of a green synthesis of zinc oxide nanoparticles exploiting an algae-mediated biogenic approach

TINELLO, SUSANNA
2021/2022

Abstract

The aim of the thesis project is the optimisation of a one-pot approach for the green and biogenic synthesis of an inorganic compound, i.e. zinc oxide nanoparticles using microalgae, chosen as biogenic agents. Microalgae are microorganisms of choice in biotechnology thanks to their wide range of potential bio-applications responding to an economic, circular and eco-sustainable perspective. Concerning zinc oxide, this inorganic system has attracted significant attention due to its wide range of applications, such as in electronics, optics and since this product is generally recognised as safe (GRAS) by the US Food and Drug Administration, zinc oxide nanoparticles also find applications in biomedical systems and as an antimicrobial e.g., in food packaging. Therefore, in order to investigate and evaluate the role of microalgae in the synthesis of this inorganic system, a rational approach through the systematic exploration of the experimental parameters landscape was applied. The micro- and nanostructures synthesised were characterised through different analytical tools from the structural, morphological and functional point of view. In view of applications of zinc oxide, antimicrobial tests were carried out to investigate the antimicrobial activities of zinc oxide nanoparticles synthesised through biogenic synthesis compared to zinc oxide nanoparticles synthesised without microalgae.
2021
Optimisation of a green synthesis of zinc oxide nanoparticles exploiting an algae-mediated biogenic approach
Questo studio si propone l'ottimizzazione di un approccio sintetico per la produzione biogenica e sostenibile di nanostrutture di ossido di zinco mediante l’utilizzo di microalghe. Le microalghe sono microrganismi che rivestono un ruolo importante nelle biotecnologie grazie alla loro ampia gamma di potenziali bioapplicazioni, che rispondono ad una prospettiva economica, circolare ed ecosostenibile. L'ossido di zinco è un composto inorganico con numerose applicazioni nel campo dell’elettronica, dell'ottica e poiché questo prodotto è stato riconosciuto come sistema GRAS (Generally Recognised As Safe) dalla Food and Drug Administration, le nanoparticelle di ossido di zinco trovano anche applicazioni nei sistemi biomedici e come agente antimicrobico. Pertanto, al fine di indagare e valutare il ruolo delle microalghe nella sintesi di questo sistema inorganico, è stato applicato un approccio razionale attraverso l'esplorazione sistematica dei parametri sperimentali coinvolti. Le micro- e nanostrutture ottenute sono state caratterizzate dal punto di vista chimico, strutturale, morfologico e funzionale. In particolare, considerate le applicazioni dell'ossido di zinco, sono stati effettuati dei test per valutare l’attività antimicrobica delle nanoparticelle di ossido di zinco sintetizzate mediante sintesi biogenica rispetto alle nanoparticelle di ossido di zinco sintetizzate senza microalghe.
Biogenic synthesis
Zinc oxide
Microalgae
Nanoparticles
Green chemistry
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/11470