Nanopartiklar har fått stor betydelse i början av 21-talet på grund av expansionen av nanoteknikindustrin, och mycket forskning har lagts ner på att hitta billiga, bekväma och säkra produktionsmetoder. Biosyntesen av nanopartiklar – produktion av nanopartiklar av levande organismer eller material av biologiskt ursprung – är en väg som visar mycket lovande. Det finns ett antal typer av biosyntes som kan användas – till exempel kan nanopartiklar syntetiseras med hjälp av levande bakterier eller svampar, eller med hjälp av växtextrakt. Dessa tekniker kan ge fördelar jämfört med mer traditionella metoder för att syntetisera nanopartiklar eftersom de är miljövänliga, kan äga rum runt rumstemperatur eller lägre och kräver lite ingrepp eller energitillförsel. De inblandade organismerna är i allmänhet lätt att odla i enkla organiska medier, är en förnybar resurs och kan vanligtvis helt enkelt lämnas för att göra sitt arbete.
Det har länge varit känt att olika organismer kan syntetisera oorganiska partiklar, inklusive kiseldioxid och kalciumkarbonat, eller krita. Många mikroorganismer kan reducera metalljoner till metall. Vissa bakterier kan producera magnetiskt material genom att reducera järnföreningar, och införliva magnetiska nanopartiklar i kroppar som kallas magnetosomer i sina celler. Intresset för dessa mikrobiella aktiviteter har lett till utvecklingen av teknologier utformade för att möjliggöra biosyntes av nanopartiklar.
Silver- och guldnanopartiklar är av särskilt intresse, eftersom de har ett brett spektrum av möjliga tillämpningar, och huvudfokus för forskningen om biosyntes av nanopartiklar har legat på dessa metaller. Även om metallerna i sina mer välbekanta former inte är särskilt reaktiva, är de – som många ämnen – mycket mer reaktiva i nanopartikelform. Detta beror till stor del på det mycket högre förhållandet mellan ytarea och volym. Silver och guld nanopartiklar kan användas som katalysatorer, antibakteriella medel, läkemedelsleveranssystem, anti-cancerbehandlingar och vid övervakning av olika biokemikalier.
Ett antal typer av bakterier har framgångsrikt använts i biosyntesen av nanopartiklar. Detta kan ske både intracellulärt – inuti levande celler – och extracellulärt – utanför cellerna. En stam av den lättillgängliga bakterien Escherichia coli har visat sig producera intracellulära och extracellulära silvernanopartiklar när en lösning av silvernitrat (AgNO3) tillsätts till dess tillväxtmedium. Ett antal andra bakterier, inklusive cyanobakterier, kan också producera silvernanopartiklar från silvernitrat. Man tror att bakterierna använder nitratanjonen (NO3-) som en kvävekälla och lämnar metalliskt silver.
Guldnanopartiklar har syntetiserats av bakterier från vattenlösliga guld-klorföreningar som kallas kloroaurater, som har en AuCl4-anjon. Ett antal olika bakterier har använts framgångsrikt för detta ändamål och nanopartiklar kan produceras i och utanför bakteriecellerna. I vissa fall kan formen på guldnanopartiklarna som produceras kontrolleras genom att justera mediets pH.
Svampar och blommande växter har också använts experimentellt för att syntetisera nanopartiklar. Preparat från flera arter av Aspergillus och andra mögelsvampar, såväl som minst en art av ätbar svamp har visat sig producera extracellulära nanopartiklar av både silver och guld. Extrakt från ett antal blommande växter, inklusive Aloe vera och Pelargonium graveolens, en typ av pelargon, har observerats bilda silver- och guldnanopartiklar vid blandning med lämpliga lösliga föreningar av dessa metaller.