CN101979633B

CN101979633B - 一种Fe3O4磁性细菌纤维素球的制备方法

Info

Publication number: CN101979633B
Application number: CN 201010240130
Authority: CN
Inventors: 贾士儒; 朱会霞; 谭之磊; 贾原媛; 钟成
Original assignee: Tianjin University of Science and Technology
Current assignee: Tianjin University of Science and Technology
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2030-07-29
Also published as: CN101979633A

Abstract

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。

Description

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Fe₃O₄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Fe₃O₄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。Fe₃O₄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℃，反应0.5～6小时；冷却至室温，滤除液相，用水清洗，20～120℃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，搅拌至液滴分散均匀后常温固化1-10hr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，搅拌均匀。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1～600μm。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Fe₃O₄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Fe₃O₄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。

而且，所述步骤(1)中所制备的纳米级Fe₃O₄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Fe₃O₄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Fe₃O₄均匀分布的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Fe₃O₄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Fe₃O₄，该纳米级Fe₃O₄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(Gluconacetobacter xylinum，保藏号：CGMCC No.2955)，30℃、160r/min培养1d，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1h，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Fe₃O₄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。

Claims

1.一种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；

(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，

所述步骤(1)中所制备的纳米级Fe₃O₄的粒径为15.42nm，

所述木葡糖酸醋杆菌的拉丁文名称为Gluconacetobacter xylinum，保藏号为CGMCCNo.2955。

2.根据权利要求1所述的Fe₃O₄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。