CN102363539A

CN102363539A - 一种利用溴氯海因脂质体控制管道生物膜生长的方法

Info

Publication number: CN102363539A
Application number: CN2011101819011A
Authority: CN
Inventors: 王海峰; 郁建华; 俞冲; 于永胜
Original assignee: SHANGHAI MINO ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co
Current assignee: SHANGHAI MINO ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: CN102363539B

Abstract

一种新型利用溶解酶脂质体对饮用水管道生物膜控制方法，步骤为：（1）将大豆卵磷脂和胆固醇溶于氯仿和乙醚混合溶剂中，加入BCDMH酸盐缓冲溶液，水浴超声处理，形成稳定的乳化液；（2）将乳化液装入茄形瓶置于旋转蒸发仪上，减压后将乳液蒸发去除有机溶剂；（3）取下茄形瓶，用氮气进行吹脱，去除乳液中存在的难挥发乙醚，继续蒸发，瓶壁形成均匀的脂质膜，加入PBS，茄形瓶壁上膜清洗下来后得脂质体混悬液；（4）使用经过PBS浸泡后的微孔滤膜过滤去除大颗粒杂质，并置于4℃下保存，将制好的溴氯海因脂质体对模拟管网的微生物膜进行剥离处理。本发明方法具有高包埋率和生物剥离效率，并有缓释杀毒作用。

Description

一种利用溴氯海因脂质体控制管道生物膜生长的方法

技术领域

本发明属于水处理领域，涉及饮用管道水生物膜控制技术，具体地说是一种利用新型的溴氯海因脂质体包埋技术控制管道生物膜生长的方法。

背景技术

饮用水源中的微生物可以在营养成分相对较低的饮用水管网系统中附着生长，形成成熟生物膜。生物膜主要由多聚物、蛋白质、核糖类物质组成，它可以为生物膜紧密附着于载体表面提供“庇护所”，有效地保护了生物膜受到外界的各种伤害。饮用水管道系统中的生物膜，会造成管道的腐蚀，并产生有毒有害的微生物代谢物，产生恶臭气体，造成水质降低。所以，有效剥离生物膜对延长管道系统寿命、提高供水水质、改善热交换效率、减少堵塞方面具有重要意义。控制生物膜的方法包括源头控制、过程控制和后续控制三个方面。源头控制包括控制进水的水质、管道内部状况等方法，过程控制包括管道材质改性和生物控制材料等等。末端控制管道的生物膜控制主要有物理超声、化学氧化剂和非氧化剂灭菌、表面活性剂、生物活性酶等方法。目前，生物膜剥离剂的研究和开发远远落后于其他水处理药剂，尤其是国内很少见具有独立知识产权的新型剥离剂，多数都是引进或改进国外的技术。

溴氯海因(1-Bromo-3-chloro-dimethyl hydantion，BCDMH)是一种氧化型杀生剂，发明CN1611492以5，5-二甲基海因为主要原料，通过它在水中或在生产二溴海因时产生的含有溴化钠的母液中溶解，用溴素和氯气做为卤化剂，同时滴加氢氧化钠溶液进行溴化和氯化反应，经离心分离、水洗、干燥处理制得溴氯海因，产品收率高，达96％以上，产品纯度高，达99％以上，废水排放量少的显著效果。

发明CN1836514提供一种溴氯消毒缓释组合物及制备方法：以二溴海因、溴氯海因等为主要药物，辅以高分子材料、成型剂通过制剂工艺制备而成，具有良好的控制释放杀菌因子的能力、长期的稳定性。可以应用于水处理工厂、游泳池、医院污水处理、鱼塘养殖和公共场所和卫生间、消毒和除藻处理，是一种安全的高效绿色环保缓释消毒剂。

发明CN101775613A提供了二卤海因的制备方法：在卤化盐水溶液中加入海因，电解池中电解，维持反应液pH为4～10，电解完毕过滤，干燥即得目标物二溴海因、二氯海因或溴氯海因。反应液可反复循环使用，反应产率可达95％以上，成本低，后处理简单，产率高，纯度好，母液可反复循环使用。利用电解法，工艺简单，对设备要求不高，操作安全，无毒，无刺激。

如今没有利用脂质体(liposomes)包埋BCDMH进行管道微生物剥离的相关专利和研究。即利用脂质体的亲脂功能，运载药物穿透生物膜的胞外聚合物到达生物膜内部，有效杀灭生物膜内微生物并有效剥离生物膜。脂质体包埋药物技术成为解决管道污染问题的重要途径。等特性，并可应用于饮用水系统中。

发明内容

针对已有剥离生物膜技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型的利用溴氯海因脂质体对管道生物膜的控制技术，其可为现有饮用水处理工业提供一种新的控制微生物的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术步骤是：

(1)精密称取1-1.4 g大豆卵磷脂和0.4-0.8g 胆固醇，溶于5-15 mL氯仿和10-20 mL乙醚混合溶剂中，加入6-10 mL 浓度为2 g/L的溴氯海因(BCDMH)磷酸盐缓冲溶液，水浴超声处理0.5-2min，形成稳定的W/O型乳化液，生成稳定体系。

(2)装有乳化液的茄形瓶置于旋转蒸发仪上，减压至0.02-0.06 MPa后，将乳液在30-45℃下蒸发8-16 h去除有机溶剂，茄形瓶转速为100-165 r/min。

(3)取下茄形瓶，用氮气进行吹脱，去除乳液中存在的难挥发乙醚。继续蒸发8-16h后，瓶壁形成均匀的脂质膜，加入40-80 mL，磷酸盐缓冲溶液（PBS），继续旋转6~9 h，茄形瓶壁上膜清洗下来后得淡黄色(呈少许白色)的脂质体混悬液。使用经过PBS浸泡后的微孔滤膜(粒径为0.8 μm)过滤去除大颗粒杂质后，置于4℃下继续保存，将制备好的溶解酶脂质体对模拟管网的微生物膜进行剥离处理。

本发明较好的实施条件是：

步骤（1）的大豆卵磷脂最佳配料为1.2g，胆固醇最优配料为0.6g。

步骤（1）的氯仿最佳体积为10mL，乙醚最佳体积为15mL。

步骤（1）中加入BCDMH磷酸盐缓冲液用量为16mg(8mL，2g/L)。

步骤（1）中超声时间最佳为1min。

步骤（2）中压力最佳减压至0.04MPa，蒸发温度在37.5℃，蒸发时间为12h。茄形瓶转速为135 r/min。

步骤（3）中蒸发时间最佳为12h。旋转时间为7.5h。

步骤（3）加入BCDMH最佳量为60mL。

本发明的有益效果是：

（1）BCDMH脂质体颗粒均匀分布于溶液中，没有出现团聚或者聚集现象。Zeta电位只是轻微地从-10.6 mV 降低至 -10.9 mV，Zeta电位的降幅也同样证明了颗粒的稳定性。Zeta电位的变化幅度只有2.8 %。可参见附图1a和图1b（ BCDMH脂质体的TEM和SEM图象）。

（2）合成的BCDMH脂质体平均粒径位于70~90 nm之间。在平均粒径为3.24 μm的脂质体中，大约分布了300~400个体型均一的脂质体，同时，脂质体粒径分布不受超声水浴的影响，包封率达到80.2%。。

（3）BCDMH脂质体对微生物剥离作用稳定、持久，长时间范围内保持了酶活性。最佳剥离效率从单独使用BCDMH 55.2 %提高到使用BCDMH脂质体的79.5 %，并通过缓释控制有效抑制微生物的“再恢复”问题。效果见附图2 a和2b（BCDMH脂质体和BCDMH处理生物膜后的SEM图片）。

附图说明

图1a为本发明方法制得的BCDMH脂质体的TEM图像；

图1b为本发明方法制得的BCDMH脂质体的SEM图像；

图2a为未使用过的BCDMH脂质体的SEM图像；

图2a为本发明方法制得的BCDMH处理生物膜后的SEM图像。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解下面所举的实施例只是为了解释说明本发明，本发明的所有内容并不限于此。

实施例1

精密称取1.2g大豆卵磷脂和0.6g 胆固醇，溶于10mL氯仿和15 mL乙醚混合溶剂中，加入6mL 2 g/L的BCDMH磷酸盐缓冲溶液(PBS, pH=6.8，过滤去除悬浮物)，水浴超声处理0.5min，形成乳化液。将乳化液注入茄形瓶，并置于旋转蒸发仪上，减压至0.02MPa后，将乳液在30℃下蒸发8 h去除有机溶剂，茄形瓶转速为100 r/min。取下茄形瓶，用氮气进行吹脱，去除乳液中存在的难挥发乙醚。继续蒸发8h后，瓶壁形成均匀的脂质膜，加入40 mL，2 g/L PBS(pH=6.8)继续旋转6~9 h，茄形瓶壁上膜清洗下来后得淡黄色(呈少许白色)的脂质体混悬液。使用经过PBS(pH=6.8)浸泡后的微孔滤膜(粒径为0.8 μm)过滤去除大颗粒杂质，将制备好的BCDMH脂质体对模拟管网的微生物膜进行剥离处理。

经过检测，制备的BCDMH脂质体包埋率65.5%，形态比较均匀，对生物膜的剥离效率为72.3%。对生物有一定的杀毒效果。

实施例2

称取1g大豆卵磷脂和0.4g 胆固醇，溶于5mL氯仿和10 mL乙醚混合溶剂中，加入8mL 2 g/L的BCDMH磷酸盐缓冲溶液(PBS, pH=6.8，过滤去除悬浮物)，水浴超声处理1min，形成乳化液。将乳化液注入茄形瓶，并置于旋转蒸发仪上，减压至0.04MPa后，将乳液在37.5℃下蒸发12 h去除有机溶剂，茄形瓶转速为135 r/min。取下茄形瓶，用氮气进行吹脱，去除乳液中存在的难挥发乙醚。继续蒸发12h后，瓶壁形成均匀的脂质膜，加入60mL，2 g/L PBS(pH=6.8)继续旋转7.5 h，茄形瓶壁上膜清洗下来后得淡黄色(呈少许白色)的脂质体混悬液。使用经过PBS(pH=6.8)浸泡后的微孔滤膜(粒径为0.8 μm)过滤去除大颗粒杂质，将制备好的BCDMH脂质体对模拟管网的微生物膜进行剥离处理。

经过检测，制备的BCDMH脂质体包埋率80.2%，形态均匀一致，对生物膜的剥离效率为79.5%。对生物有很强的缓释杀毒效果。

实施例3

称取1.4 g大豆卵磷脂和0.8g 胆固醇，溶于15 mL氯仿和20 mL乙醚混合溶剂中，加入10 mL 2 g/L的BCDMH磷酸盐缓冲溶液(PBS, pH=6.8，过滤去除悬浮物)，水浴超声处理2min，形成稳乳化液。将乳化液装入茄形瓶，并置于旋转蒸发仪上，减压至0.06 MPa后，将乳液在45℃下蒸发16 h去除有机溶剂，茄形瓶转速为165 r/min。取下茄形瓶，用氮气进行吹脱，去除乳液中存在的难挥发乙醚。继续蒸发16h后，瓶壁形成均匀的脂质膜，加入80 mL，2 g/L PBS(pH=6.8)继续旋转9 h，茄形瓶壁上膜清洗下来后得淡黄色(呈少许白色)的脂质体混悬液。使用经过PBS(pH=6.8)浸泡后的微孔滤膜(粒径为0.8 μm)过滤去除大颗粒杂质，将制备好的BCDMH脂质体对模拟管网的微生物膜进行剥离处理。

经过检测，制备的BCDMH脂质体包埋率78.1%，形态均匀，对生物膜的剥离效率为76.3%。对生物有一定的缓释杀毒效果。

Claims

1.一种利用溴氯海因脂质体控制管道生物膜生长的方法，其步骤如下：

（1）将大豆卵磷脂和胆固醇溶于氯仿和乙醚混合溶剂中，加入溴氯海因磷酸盐缓冲溶液，水浴超声处理，形成稳定的乳化液，生成稳定体系；

（2）将乳化液装入茄形瓶置于旋转蒸发仪上，减压后将乳液蒸发去除有机溶剂，并将茄形瓶摇匀；

（3）取下茄形瓶，用氮气进行吹脱，去除乳液中存在的难挥发乙醚，继续蒸发，瓶壁形成均匀的脂质膜，加入磷酸盐缓冲溶液，继续旋转，茄形瓶壁上膜清洗下来后得淡黄色的脂质体混悬液；

（4）使用经过磷酸盐缓冲溶液浸泡后的粒径为0.8 μm的微孔滤膜过滤去除大颗粒杂质，并置于4℃下继续保存，将制备好的溴氯海因脂质体对模拟管网的微生物膜进行剥离处理。

2. 根据权利要求书1所述的一种利用溴氯海因脂质体控制管道生物膜生长的方法，其特征在于：所述（1）步骤中大豆卵磷脂和胆固醇的投加量分别为1-1.4 g和0.4-0.8g。

3. 根据权利要求书1中所述的一种利用溴氯海因脂质体控制管道生物膜生长的方法，其特征在于：所述（1）步骤中氯仿和乙醚溶剂的体积分别为5-15 mL和10-20 mL。

4.根据权利要求书1所述的一种利用溴氯海因脂质体控制管道生物膜生长的方法，其特征在于：所述（1）步骤中卤化海因磷酸盐缓冲溶液加入范围在6-10 mL，浓度为2 g/L，pH=6.8。

5.根据权利要求书1所述一种利用溴氯海因脂质体控制管道生物膜生长的方法，其特征在于：所述（1）步骤中的水浴超声处理时间为0.5-2min。

6.根据权利要求书1所述一种利用溴氯海因脂质体控制管道生物膜生长的方法，其特征在于：所述（2）步骤中的减压范围在0.02-0.06 MPa，减压后乳液蒸发温度在30-45℃，蒸发时间8-16 h，转速为100-165 r/min。

7.根据权利要求书1所述的一种利用溴氯海因脂质体控制管道生物膜生长的方法，其特征在于：所述（3）步骤中加入磷酸盐缓冲溶液的量为40-80 mL，加入后旋转时间为6~9 h。