一种Fe₃O₄磁性细菌纤维素球的制备方法

专利名称：一种Fe₃O₄磁性细菌纤维素球的制备方法
技术领域：
本发明属于生物技术领域，特别涉及一种微生物发酵直接生物合成Fe304磁性细 菌纤维素球的方法。
背景技术：
细菌纤维素(bacterial cellulose，简称BC)是某些细菌合成的高分子化合物， 具有超精细网状结构，是一种典型的纳米生物材料。虽然细菌纤维素和植物或海藻产生的 纤维素具有相同的分子结构单元，但细菌纤维素却具有很多独特的性质如高结晶度、高化 学纯度、高抗张强度、高弹性模量、高持水性、良好的生物相容性、生物合成的可调控性等， 这些性质是其它来源的纤维无法比拟的，因此成为近年来国际上生物材料的研究热点。BC的合成方法有静态法和动态法，静态法中BC在气液界面生成膜状BC，动态法是 在振荡或机械搅拌的情况下经常生成丝状、絮状或团块状纤维素，控制适宜的条件可生成 球状BC。与膜状BC相比，制备的球状BC疏松多孔，随球体直径的减少，其比表面积增加， 可考虑以其作为载体吸附或交联各种物质(如酶、细胞或其它化合物)制备不同用途的BC 球。但BC球非常疏松，在反应结束后如果使用普通的过滤或离心的方法收集，球的结构和 形状非常容易被破坏，难以反复使用，所以其应用受到限制。在生物技术中，磁场分离通常被视为一种快速、简单分离目的物的手段，而且分离 时作用力小，对于易发生形变的分离物，不会破坏其结构。磁场分离中分离物应含有磁性颗 粒，被应用的颗粒具有超顺磁性，即在外加磁场存在的条件下会被磁化收集，而一旦去除磁 场后颗粒会重新分散，因此可循环使用。磁性材料中Fe304由于具有较高的饱和磁化强度、良好的氧化稳定性和低毒价廉 的特点，被广泛用作磁性颗粒。Fe304粒子大小为几十纳米或者更小的情况下，显示出超顺 磁性，可利用磁场收集。通过检索，发现如下专利文献，1、一种纤维素丙烯酸酯复合微球的制备方法 (CN1986587)，将粉状纤维素、乳化剂分散到水中形成水相；将丙烯酸酯分散到有机溶剂中 形成油相；在搅拌情况下把油相加入到水相中，升温，再加入过硫酸盐引发剂；继续升温至 65 90°C，反应0. 5 6小时；冷却至室温，滤除液相，用水清洗，20 120°C下烘干，得到纤 维素丙烯酸酯复合微球。2、一种纤维素微球及其制备方法和用途(CN101250267)，将纤维素 溶液分散于含乳化剂或复合乳化剂的有机溶剂中，搅拌至液滴分散均勻后常温固化l-10hr 成形，然后加入稀酸使纤维素再生形成微球，静置分层，过滤得纤维素颗粒，倾析洗涤后得 纤维素微球。3、一种以离子液体为溶剂制备纤维素微球的方法(CN101612540)，步骤如下 1)制备纤维素溶液。低速搅拌和适当温度下，将纤维素溶解于离子液体中。2)添加惰性微 粒。加入适量的惰性微粒，搅拌均勻。3)反相悬浮成球。加入油相和表面活性剂，通过反 相悬浮和程序降温，纤维素溶液凝结成球。4)微球固化。加入固化剂，固化形成纤维素微 球。5)洗涤。去离子水洗涤和浸泡，得到纤维素微球。6)筛分。湿态筛分，得到一定粒径 范围的纤维素微球。4、一种磁性纤维素微球及其制备方法(CN101274985)，该磁性纤维素微球表面呈多孔蜂窝状结构，比表面积为100 450m2/g，孔径为200 800nm，粒径为1 600 u m。所述磁性纤维素微球以纤维素为基材，以铁钴镍类超顺磁性的无机物粒子为磁流 体，以碱/尿素或硫脲的水溶液为溶剂，采用直接包埋法制备磁性纤维素溶液，然后用常温 溶胶凝胶转相法制备了较高磁响应的磁性纤维素微球。与本专利申请最为接近的为对比文件4，但其采用铁钴镍类超顺磁性的无机物粒 子为磁流体，与本专利申请有较大不同。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种Fe304磁性细菌纤维素球的制 备方法，该方法能够制备直径在1 4mm之间任意直径的磁性细菌纤维素球，以满足不同条 件下的应用。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种Fe304磁性细菌纤维素球的制备方法，步骤是(1)采用共沉淀法制备纳米级Fe304 ；(2)将纳米级Fe304与发酵培养基分别灭菌后混合，以6%的接种量接种木葡糖酸 醋杆菌，30°C、160r/min培养l_4d，得到直径l_4mm的磁性纤维素球；(3)将得到的磁性纤维素球以流动水浸泡洗涤处理，除去残留的菌体和培养基，然 后用去离子水洗涤；(4)将洗涤后的磁性纤维素球采用筛板筛选磁性细菌纤维素球，即得到各种直径 的Fe304磁性细菌纤维素球。而且，所述步骤(1)中所制备的纳米级Fe304的粒径为15. 42nm。而且，所述木葡糖酸醋杆菌的拉丁文名称为Gluconacetobacter xylinum，保藏号 为 CGMCCNo. 2955。而且，所述步骤(3)中磁性纤维素球用去离子水洗涤5次，用水量每次均为500mL。本发明的优点和积极效果是1、本发明利用发酵的方法获得大量磁性细菌纤维素球，即将制备的Fe304粒子混 合于发酵培养基中，随BC的生物合成及分泌逐层包裹在BC球中，可以得到Fe304均勻分布 的BC球，而且直径可控。2、本发明制备的磁性细菌纤维素球可作为固定化酶或细胞的载体，反应结束后可 利用磁场进行分离，不会破坏球的结构，且撤掉磁场后可重复使用。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限 定性的，不能以此限定本发明的保护范围。实施例1 一种Fe304磁性细菌纤维素球的制备方法，步骤是(1)采用共沉淀法制备纳米级Fe304，该纳米级Fe304具有超顺磁性，其粒径为 15. 42nm ；本工步所采用的共沉淀法为现有技术，在此不再赘述。(2)将纳米级Fe304与发酵培养基分别灭菌后混合，以6%的接种量接种木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinum，保藏号CGMCC No. 2955)，30°C、160r/min 培养 ld， 得到直径1mm左右的磁性纤维素球；本工步中，发酵培养基为通用HS培养基。(3)将得到的磁性纤维素球以流动水浸泡洗涤处理lh，以除去残留的菌体和培养 基，然后用去离子水洗涤5次，用水量每次均为500mL ；(4)将洗涤后的磁性纤维素球采用孔径为1mm的筛板筛选磁性细菌纤维素球，以 去除少量过大或过小的磁性细菌纤维素球，即得到Fe304磁性细菌纤维素球。实施例2 只是发酵培养时间提高到2d，可得到直径2 3mm的磁性纤维素球。其他同于实 施例1。实施例3 只是将发酵培养时间提高到培养3d可得到直径3 4mm的磁性纤维素球。其他 同于实施例1。实施例4 只是将发酵培养时间提高到培养4d可得到直径4mm的磁性纤维素球。其他同于 实施例1。
权利要求
一种Fe3O4磁性细菌纤维素球的制备方法，其特征在于步骤是(1)采用共沉淀法制备纳米级Fe3O4；(2)将纳米级Fe3O4与发酵培养基分别灭菌后混合，以6％的接种量接种木葡糖酸醋杆菌，30℃、160r/min培养1 4d，得到直径1 4mm的磁性纤维素球；(3)将得到的磁性纤维素球以流动水浸泡洗涤处理，除去残留的菌体和培养基，然后用去离子水洗涤；(4)将洗涤后的磁性纤维素球采用筛板筛选磁性细菌纤维素球，即得到各种直径的Fe3O4磁性细菌纤维素球。
2.根据权利要求1所述的Fe304磁性细菌纤维素球的制备方法，其特征在于所述步骤 (1)中所制备的纳米级Fe304的粒径为15. 42nm。
3.根据权利要求1所述的Fe304磁性细菌纤维素球的制备方法，其特征在于所述木葡 糖酸醋杆菌的拉丁文名称为Gluconacetobacter xylinum，保藏号为CGMCC No. 2955。
4.根据权利要求1所述的Fe304磁性细菌纤维素球的制备方法，其特征在于所述步骤 (3)中磁性纤维素球用去离子水洗涤5次，用水量每次均为500mL。
全文摘要
本发明涉及一种Fe3O4磁性细菌纤维素球的制备方法，采用共沉淀法制备纳米级Fe3O4(具有超顺磁性)，与发酵培养基分别灭菌后混合，接种木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacterxylinum)CGMCC No.2955，控制摇床转速、培养时间可得到直径不同的磁性纤维素球，以流动水浸泡洗涤处理1h除去残留的菌体和培养基，再用去离子水洗涤5次(每次500mL去离子水)。因发酵中所形成的磁性细菌纤维素球不可能直径完全一致，可用一定孔径的筛板筛选出所需直径的磁性细菌纤维素球，Fe3O4粒子随BC的生物合成及分泌均匀分布、逐层包裹在细菌纤维素球中。磁性细菌纤维素球可作为固定化酶或细胞的载体，其优点在于反应结束后利用磁场分离，撤掉磁场后可重复使用。
文档编号C12P19/04GK101979633SQ201010240130
公开日2011年2月23日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者朱会霞, 谭之磊, 贾原媛, 贾士儒, 钟成 申请人:天津科技大学