Nanoparticulele au câștigat o importanță considerabilă la începutul secolului 21 datorită expansiunii industriei nanotehnologiei și s-au făcut multe cercetări pentru a găsi metode de producție ieftine, convenabile și sigure. Biosinteza nanoparticulelor – producția de nanoparticule de către organisme vii sau material de origine biologică – este o cale care arată multe promițătoare. Există o serie de tipuri de biosinteză care pot fi utilizate – de exemplu, nanoparticulele pot fi sintetizate folosind bacterii sau ciuperci vii sau folosind extracte de plante. Aceste tehnici pot oferi avantaje față de metodele mai tradiționale de sinteză a nanoparticulelor, deoarece sunt prietenoase cu mediul, pot avea loc în jurul temperaturii camerei sau mai mici și necesită puțină intervenție sau aport de energie. Organismele implicate sunt în general ușor de cultivat în medii organice simple, sunt o resursă regenerabilă și, de obicei, pot fi lăsate pur și simplu să-și facă treaba.
Se știe de mult timp că diverse organisme ar putea sintetiza particule anorganice, inclusiv silice și carbonat de calciu sau cretă. Multe microorganisme sunt capabile să reducă ionii metalici în metal. Unele bacterii pot produce material magnetic prin reducerea compușilor de fier, încorporând nanoparticule magnetice în corpurile cunoscute sub numele de magnetozomi în celulele lor. Interesul pentru aceste activități microbiene a condus la dezvoltarea tehnologiilor concepute pentru a permite biosinteza nanoparticulelor.
Nanoparticulele de argint și aur prezintă un interes deosebit, deoarece au o gamă largă de aplicații posibile, iar principalul obiectiv al cercetării în biosinteza nanoparticulelor a fost asupra acestor metale. Deși metalele în formele lor mai cunoscute nu sunt foarte reactive, ele sunt – ca multe substanțe – mult mai reactive sub formă de nanoparticule. Acest lucru se datorează în mare măsură raportului suprafață/volum mult mai mare. Nanoparticulele de argint și aur pot fi utilizate ca catalizatori, agenți antibacterieni, sisteme de administrare a medicamentelor, tratamente anti-cancer și în monitorizarea diferitelor substanțe biochimice.
Un număr de tipuri de bacterii au fost folosite cu succes în biosinteza nanoparticulelor. Acest lucru poate avea loc atât intracelular – în interiorul celulelor vii – cât și extracelular – în afara celulelor. S-a descoperit că o tulpină a bacteriei Escherichia coli, ușor disponibilă, produce nanoparticule de argint intracelulare și extracelulare atunci când o soluție de azotat de argint (AgNO3) este adăugată în mediul său de creștere. O serie de alte bacterii, inclusiv cianobacteriile, pot produce, de asemenea, nanoparticule de argint din nitrat de argint. Se crede că bacteriile folosesc anionul azotat (NO3-) ca sursă de azot, lăsând argint metalic.
Nanoparticulele de aur au fost sintetizate de bacterii din compuși de aur-clor solubili în apă cunoscuți sub numele de cloroaurați, care prezintă un anion AuCl4-. Un număr de bacterii diferite au fost utilizate cu succes în acest scop și nanoparticulele pot fi produse în interiorul și în afara celulelor bacteriene. În unele cazuri, forma nanoparticulelor de aur produse poate fi controlată prin ajustarea pH-ului mediului.
Ciupercile și plantele cu flori au fost, de asemenea, folosite experimental pentru a sintetiza nanoparticule. S-a descoperit că preparatele din mai multe specii de Aspergillus și alte mucegaiuri, precum și cel puțin o specie de ciuperci comestibile produc nanoparticule extracelulare atât de argint, cât și de aur. S-a observat că extracte dintr-un număr de plante cu flori, inclusiv Aloe vera și Pelargonium graveolens, un tip de mușcata, formează nanoparticule de argint și aur la amestecarea cu compuși solubili adecvați ai acestor metale.