Nanoparticles are ubiquitous and co‐occur with microbial life in every environment on Earth. Interactions between microbes and nanoparticles impact the biogeochemical cycles via accelerating various reaction rates and enabling biological processes at the smallest scales. Distinct from microbe‐mineral interactions at large, microbe‐nanoparticle interactions may involve higher levels of active recognition and utilization of the reactive, changeable, and thereby 'moldable' nano‐sized inorganic phases by microbes, which has been given minimal attention in previous reviews. Here we have compiled the various cases of microbe‐nanoparticle interactions with clear and potential benefits to the microbial cells and communities. Specifically, we discussed (i) the high bioavailabilities of nanoparticles due to increased specific surface areas and size‐dependent solubility, with a focus on environmentally‐relevant iron(III) (oxyhydr)oxides and pyrite, (ii) microbial utilization of nanoparticles as 'nano‐tools' for electron transfer, chemotaxis, and storage units, and (iii) speculated benefits of precipitating 'moldable' nanoparticles in extracellular biomineralization. We further discussed emergent questions concerning cellular level responses to nanoparticle‐associated cues, and the factors that affect nanoparticles' bioavailabilities beyond size‐dependent effects. We end the review by proposing a framework towards more quantitative approaches and by highlighting promising techniques to guide future research in this exciting field.

中文翻译：

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纳米级的好处：回顾了有利于微生物生长和功能的纳米工艺。

纳米粒子无处不在，并与地球上每个环境中的微生物生活共存。微生物和纳米颗粒之间的相互作用通过加速各种反应速率并实现最小规模的生物过程来影响生物地球化学循环。与一般的微生物-矿物质相互作用不同，微生物-纳米颗粒的相互作用可能涉及更高水平的活性识别和利用反应性，多变的微生物从而“可模制”的纳米级无机相的活性，这在以前的评论中很少受到关注。在这里，我们整理了各种微生物-纳米粒子相互作用的案例，这些案例对微生物细胞和群落具有明显的潜在好处。特别，我们讨论了（i）由于比表面积增加和尺寸依赖的溶解度而增加了纳米颗粒的高生物利用度，重点是与环境相关的铁（III）（羟基）氧化物和黄铁矿，（ii）纳米颗粒作为'纳米'的微生物利用电子转移，趋化性和储存单元的“工具”，以及（iii）推测在细胞外生物矿化过程中沉淀“可成型”纳米颗粒的好处。我们进一步讨论了有关细胞水平对纳米颗粒相关线索的反应的新兴问题，以及影响纳米颗粒生物利用度的因素，而不仅仅是尺寸依赖性效应。我们通过提出一种针对更多量化方法的框架并强调有前途的技术来指导这一激动人心的领域的未来研究来结束本综述。重点关注与环境相关的铁（III）（羟基氧化物）氧化物和黄铁矿，（ii）微生物利用纳米颗粒作为电子转移，趋化性和存储单元的“纳米工具”，以及（iii）沉淀出“细胞外矿化中可模制的纳米颗粒。我们进一步讨论了有关细胞水平对纳米颗粒相关线索的反应的新兴问题，以及影响纳米颗粒生物利用度的因素，而不仅仅是尺寸依赖性效应。我们通过提出一种朝向更多量化方法的框架并强调有前途的技术来指导这一激动人心的领域的未来研究来结束本综述。重点关注与环境相关的铁（III）（羟基氧化物）氧化物和黄铁矿，（ii）微生物利用纳米颗粒作为电子转移，趋化性和存储单元的“纳米工具”，以及（iii）沉淀出“细胞外矿化中可模制的纳米颗粒。我们进一步讨论了有关细胞水平对纳米颗粒相关线索的反应的新兴问题，以及影响纳米颗粒生物利用度的因素，而不仅仅是尺寸依赖性效应。我们通过提出一种朝向更多量化方法的框架并强调有前途的技术来指导这一激动人心的领域的未来研究来结束本综述。和（iii）推测在细胞外生物矿化中沉淀“可成型”纳米颗粒的益处。我们进一步讨论了有关细胞水平对纳米颗粒相关线索的反应的新兴问题，以及影响纳米颗粒生物利用度的因素，而不仅仅是尺寸依赖性效应。我们通过提出一种朝向更多量化方法的框架并强调有前途的技术来指导这一激动人心的领域的未来研究来结束本综述。和（iii）推测在细胞外生物矿化中沉淀“可成型”纳米颗粒的益处。我们进一步讨论了有关细胞水平对纳米颗粒相关线索的反应的新兴问题，以及影响纳米颗粒生物利用度的因素，而不仅仅是尺寸依赖性效应。我们通过提出一种朝向更多量化方法的框架并强调有前途的技术来指导这一激动人心的领域的未来研究来结束本综述。