利用恶臭假单胞菌KT2440合成铈和钆纳米颗粒，可实现稀土元素的可持续利用

《Scientific Reports》：Biosynthesis of cerium and gadolinium nanoparticles by Pseudomonas putida KT2440 enables sustainable rare earth elements utilization

　　

摘要

镧系元素共有15种，属于稀土元素范畴，对于先进技术的发展至关重要。不过，传统的提取和加工方法会对环境造成不可持续的破坏。在此，我们基于Pseudomonas putida KT2440开发了一种微生物平台，用于环保地回收和转化镧系元素，同时引入了一项重要的方法创新：利用休眠细胞系统来避免普遍存在的非生物条件下镧系元素与磷酸盐沉淀的问题。这一方法使得能够在温和条件下对镧系元素的生物矿化过程进行可控研究。从机制上来看，镧系元素的回收是通过细胞表面的快速吸附实现的，随后是表面引导下的成核作用以及细胞外的矿化过程。这一过程会形成结构明确的生物源纳米颗粒，初步鉴定为CePO?和GdPO?。结构分析显示这些纳米颗粒呈纳米棒形态，而功能检测表明CePO?纳米颗粒仍具有光致发光特性，GdPO?纳米颗粒则保留顺磁性。与传统化学合成方法相比，这种生物合成策略无需使用有毒试剂，也无需能耗较高的步骤，能够生成尺寸和形态均受控制的生物相容性材料。我们的研究结果表明P. putida KT2440是一种高效且可持续的镧系元素回收及功能性纳米颗粒生产平台，为传统镧系元素加工方法提供可大规模应用的绿色替代方案。