Τα νανοσωματίδια έχουν αποκτήσει μεγάλη σημασία στις αρχές του 21ου αιώνα λόγω της επέκτασης της βιομηχανίας νανοτεχνολογίας και έχει γίνει πολλή έρευνα για την εύρεση φθηνών, βολικών και ασφαλών μεθόδων παραγωγής. Η βιοσύνθεση των νανοσωματιδίων – παραγωγή νανοσωματιδίων από ζωντανούς οργανισμούς ή υλικό βιολογικής προέλευσης – είναι μια οδός που δείχνει πολλά υποσχόμενη. Υπάρχουν διάφοροι τύποι βιοσύνθεσης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν – για παράδειγμα, τα νανοσωματίδια μπορούν να συντεθούν χρησιμοποιώντας ζωντανά βακτήρια ή μύκητες ή χρησιμοποιώντας φυτικά εκχυλίσματα. Αυτές οι τεχνικές μπορεί να παρέχουν πλεονεκτήματα έναντι των πιο παραδοσιακών μεθόδων σύνθεσης νανοσωματιδίων επειδή είναι φιλικές προς το περιβάλλον, μπορούν να πραγματοποιηθούν σε θερμοκρασία δωματίου ή χαμηλότερες και απαιτούν μικρή παρέμβαση ή εισαγωγή ενέργειας. Οι οργανισμοί που εμπλέκονται γενικά καλλιεργούνται εύκολα σε απλά οργανικά μέσα, είναι ανανεώσιμοι πόροι και συνήθως μπορούν απλώς να αφεθούν να κάνουν τη δουλειά τους.
Είναι από καιρό γνωστό ότι διάφοροι οργανισμοί μπορούσαν να συνθέσουν ανόργανα σωματίδια, συμπεριλαμβανομένου του πυριτίου και του ανθρακικού ασβεστίου ή της κιμωλίας. Πολλοί μικροοργανισμοί είναι σε θέση να αναγάγουν τα μεταλλικά ιόντα σε μέταλλο. Ορισμένα βακτήρια μπορούν να παράγουν μαγνητικό υλικό με την αναγωγή των ενώσεων του σιδήρου, ενσωματώνοντας μαγνητικά νανοσωματίδια σε σώματα γνωστά ως μαγνητοσώματα μέσα στα κύτταρά τους. Το ενδιαφέρον για αυτές τις μικροβιακές δραστηριότητες έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη τεχνολογιών που έχουν σχεδιαστεί για να επιτρέπουν τη βιοσύνθεση νανοσωματιδίων.
Τα νανοσωματίδια αργύρου και χρυσού παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον, καθώς έχουν ένα ευρύ φάσμα πιθανών εφαρμογών και η κύρια εστίαση της έρευνας στη βιοσύνθεση των νανοσωματιδίων ήταν σε αυτά τα μέταλλα. Αν και τα μέταλλα στις πιο γνωστές τους μορφές δεν είναι πολύ αντιδραστικά, είναι – όπως πολλές ουσίες – πολύ πιο αντιδραστικά σε μορφή νανοσωματιδίων. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στον πολύ υψηλότερο λόγο επιφάνειας προς όγκο. Τα νανοσωματίδια αργύρου και χρυσού μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καταλύτες, αντιβακτηριδιακοί παράγοντες, συστήματα χορήγησης φαρμάκων, αντικαρκινικές θεραπείες και για την παρακολούθηση διαφόρων βιοχημικών ουσιών.
Ένας αριθμός τύπων βακτηρίων έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία στη βιοσύνθεση νανοσωματιδίων. Αυτό μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο ενδοκυτταρικά – μέσα στα ζωντανά κύτταρα – όσο και εξωκυτταρικά – έξω από τα κύτταρα. Ένα στέλεχος του εύκολα διαθέσιμου βακτηρίου Escherichia coli έχει βρεθεί ότι παράγει ενδοκυτταρικά και εξωκυτταρικά νανοσωματίδια αργύρου όταν προστίθεται διάλυμα νιτρικού αργύρου (AgNO3) στο μέσο ανάπτυξής του. Ορισμένα άλλα βακτήρια, συμπεριλαμβανομένων των κυανοβακτηρίων, μπορούν επίσης να παράγουν νανοσωματίδια αργύρου από νιτρικό άργυρο. Πιστεύεται ότι τα βακτήρια χρησιμοποιούν το νιτρικό ανιόν (NO3-) ως πηγή αζώτου, αφήνοντας μεταλλικό άργυρο.
Τα νανοσωματίδια χρυσού έχουν συντεθεί από βακτήρια από υδατοδιαλυτές ενώσεις χρυσού-χλωρίου γνωστές ως χλωροαυρικές ενώσεις, οι οποίες διαθέτουν ένα ανιόν AuCl4. Ένας αριθμός διαφορετικών βακτηρίων έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για το σκοπό αυτό και μπορούν να παραχθούν νανοσωματίδια μέσα και έξω από τα βακτηριακά κύτταρα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το σχήμα των παραγόμενων νανοσωματιδίων χρυσού μπορεί να ελεγχθεί ρυθμίζοντας το pH του μέσου.
Μύκητες και ανθοφόρα φυτά έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί πειραματικά για τη σύνθεση νανοσωματιδίων. Παρασκευάσματα από διάφορα είδη Aspergillus και άλλα καλούπια, καθώς και τουλάχιστον ένα είδος βρώσιμων μανιταριών, έχει βρεθεί ότι παράγουν εξωκυτταρικά νανοσωματίδια τόσο αργύρου όσο και χρυσού. Εκχυλίσματα από διάφορα ανθοφόρα φυτά, συμπεριλαμβανομένης της Aloe vera και του Pelargonium graveolens, ένα είδος γερανιού, έχουν παρατηρηθεί ότι σχηματίζουν νανοσωματίδια αργύρου και χρυσού κατά την ανάμειξη με κατάλληλες διαλυτές ενώσεις αυτών των μετάλλων.