CN104911215A - 一种基于微生物代谢活动合成CdS量子点的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到纳米颗粒的合成，具体为一种基于微生物代谢过程合成CdS量子点颗粒的方法。具体，将经富集培养后的SRB细菌加入到含有Cd²⁺离子的培养基中培养2-4天，即可在液体培养基中制得CdS量子点颗粒；将所得在液体培养基中制得CdS量子点颗粒分散至含强碱或K蛋白酶裂解液的缓冲液中裂解，即得到纯净CdS量子点颗粒。本发明借助环境中常见硫酸盐还原菌独特的代谢过程合成CdS量子点颗粒具有清洁、环境友好、反应条件温和可控等优点。

Description

一种基于微生物代谢活动合成CdS量子点的方法

技术领域

本发明涉及到纳米颗粒的合成，具体为一种基于微生物代谢过程合成CdS量子点颗粒的方法。

背景技术

CdS量子点材料显示出许多独特的光电性能，在光致发光、电致发光、生物传感器、光感材料、光催化、光降解等领域有着广泛的应用，是纳米材料合成领域的研究热点之一。目前常用的CdS量子点颗粒合成方法包括：固相合成法、微波法、水热法、溶胶-凝胶法、辐射合成法及电解法。使用这些方法合成的CdS量子点材料形貌可控，尺寸均一，然而这些方法都需要有大量的能量输入，能耗较大。

微生物具有廉价、易培养、繁殖快等优点，应用于纳米材料的生物合成具有巨大的潜力。与传统的合成技术相比，借助微生物代谢过程合成纳米颗粒具有清洁、环境友好、反应条件温和可控，不需添加还原剂，效率高等优点。

硫酸盐还原菌(SRB)是一类能够通过新陈代谢将硫酸根离子或亚硫酸根离子转化为硫离子并获得能量的微生物。本发明采用的方法以这种独特的代谢活动为切入点合成CdS量子点颗粒。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于微生物代谢过程合成CdS量子点颗粒的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于微生物代谢过程合成CdS量子点颗粒的方法，将经富集培养后的SRB细菌加入到含有Cd²⁺离子的培养基中培养2-4天，即可在液体培养基中制得CdS量子点颗粒；将所得在液体培养基中制得CdS量子点颗粒分散至含强碱或K蛋白酶裂解液的缓冲液中裂解，即得到纯净CdS量子点颗粒。

进一步的说，将经富集培养后的SRB细菌加入到含有20-200μM Cd²⁺离子的培养基中，在隔绝空气，25-40℃下培养2-4天，培养后菌液离心分离2-3次，收集沉淀SRB细胞与CdS量子点颗粒的混合物；其中，离心条件为以12000-14000转/分钟的离心速度，离心时间10-15分钟；

将上述SRB细胞与CdS量子点颗粒的混合物分散在含强碱或K蛋白酶裂解液的PBS溶液中，分散后将分散液置于40-60℃的水浴中反应24-36小时，反应过程中借助K蛋白酶将SRB细胞裂解；反应结束后，离心清洗2-3次，每次以12000-14000转/分钟的离心速度，离心时间10-15分钟，收集沉淀即为纯净CdS量子点颗粒。

所述富集培养后的SRB细菌按体积百分比为2-3％的接种量加入到含有20-200μM Cd²⁺离子的培养基中。

所述缓冲液中NaOH终浓度为2-4M；或缓冲液中K蛋白酶终浓度为5-20μg/mL。

所述含强碱或K蛋白酶裂解液的缓冲液中还可加入终浓度为0.2-0.3mg/mL的月桂基磺酸钠。

所述SRB细菌的富集培养为将硫酸盐还原菌接种至Postgate选择性培养基中，在25-40℃下厌氧培养2-4天，将培养液以8000-10000转/分钟离心速度，离心时间8-10分钟，收集沉淀，待用；其中，硫酸盐还原菌按体积百分比为2-3％的接种量接种至Postgate选择性培养基中。

所述Postgate培养基为：1升陈海水中加入0.4-1.0克NaSO₄，0.2-0.6克K₂HPO₃，1.0-2.0克NH₄Cl，0.1-0.5克CaCl₂，1.5-4.0克MgSO₄，1.0-3.0克酵母浸出膏，3-5毫升乳酸钠。

所述Cd²⁺源为CdSO₄或CdCl₂。

本发明所具有的优点：

本发明借助环境中常见硫酸盐还原菌独特的代谢过程合成CdS量子点颗粒具有清洁、环境友好、反应条件温和可控等优点。

附图说明

图1.为本发明实施例提供了基于微生物代谢过程合成CdS量子点颗粒方法的合成路线。

图2为本发明实施例提供了基于微生物代谢过程合成的CdS量子点颗粒的形貌特征(图中标尺为50nm)。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明。

本发明所用微生物为环境中普遍存在的硫酸盐还原菌(SRB)，利用该种微生物独特的代谢活动，可以实现绿色、无污染合成CdS纳米量子点。具体是，将SRB培养一段时间对SRB种群进行富集，然后将SRB细菌进行清洗，并加入到含有20-200μM Cd²⁺离子的培养基中培养2-4天，即可在液体培养基中制得CdS量子点颗粒。通过离心、清洗将SRB细胞与CdS量子点颗粒从培养基中分离，借助强碱或K蛋白酶裂解细胞，即可得到纯净CdS量子点颗粒。

实施例1

如图1，取含有4毫升含Desulforibrio caledoiensis(硫酸盐还原菌的一种)的溶液加入到200毫升Postgate培养基中，培养3天，将培养液以8000转/分钟离心速度，离心时间10分钟将上层液吸出倒掉，取下层SRB细胞沉淀置于50毫升含有200微摩尔Cd²⁺离子的硫酸盐还原菌的Postgate培养基中厌氧培养，培养温度稳定在30摄氏度。继续培养3天后取出，取细菌液离心分离3次，每次以12000转/分钟的离心速度，离心时间15分钟，去除上清液，保留沉淀物。沉淀物为SRB细胞与CdS量子点颗粒的混合物。

Postgate培养基为:1升陈海水中加入0.4-1.0克NaSO₄，0.2-0.6克K₂HPO₃，1.0-2.0克NH₄Cl，0.1-0.5克CaCl₂，1.5-4.0克MgSO₄，1.0-3.0克酵母浸出膏，3-5毫升乳酸钠。

将上述获得的SRB细胞与CdS量子点颗粒的混合物分散在含有0.3％月桂基磺酸钠和10微克/毫升K蛋白酶的PBS溶液中，分散后将分散液置于40摄氏度的水浴中反应24小时，反应过程中借助K蛋白酶将SRB细胞裂解。反应结束后，离心清洗3次，每次以12000转/分钟的离心速度，离心时间15分钟，去除上清液，得到纯净CdS量子点颗粒。通过TEM表征所得纯净CdS量子点颗粒的形貌见图2。有图2可见，所制得CdS量子点的尺寸在40-50纳米之间，且分散性较好。

Claims (8)

1.一种基于微生物代谢过程合成CdS量子点颗粒的方法，其特征在于：将经富集培养后的SRB细菌加入到含有Cd²⁺离子的培养基中培养2-4天，即可在液体培养基中制得CdS量子点颗粒；将所得在液体培养基中制得CdS量子点颗粒分散至含强碱或K蛋白酶裂解液的缓冲液中裂解，即得到纯净CdS量子点颗粒。

2.按权利要求1所述的基于微生物代谢过程合成CdS量子点颗粒的方法，其特征在于：将经富集培养后的SRB细菌加入到含有20-200μM Cd²⁺离子的培养基中，在隔绝空气，25-40℃下培养2-4天，培养后菌液离心分离2-3次，收集沉淀SRB细胞与CdS量子点颗粒的混合物；其中，离心条件为以12000-14000转/分钟的离心速度，离心时间10-15分钟；

将上述SRB细胞与CdS量子点颗粒的混合物分散在含强碱或K蛋白酶裂解液的PBS溶液中，分散后将分散液置于40-60℃的水浴中反应24-36小时，反应过程中借助K蛋白酶将SRB细胞裂解；反应结束后，离心清洗2-3次，每次以12000-14000转/分钟的离心速度，离心时间10-15分钟，收集沉淀即为纯净CdS量子点颗粒。

3.按权利要求1或2所述的基于微生物代谢过程合成CdS量子点颗粒的方法，其特征在于：所述富集培养后的SRB细菌按体积百分比为2-3％的接种量加入到含有20-200μM Cd²⁺离子的培养基中。

4.按权利要求1或2所述的基于微生物代谢过程合成CdS量子点颗粒的方法，其特征在于：所述缓冲液中NaOH终浓度为2-4M；或缓冲液中K蛋白酶终浓度为5-20μg/mL。

5.按权利要求4所述的基于微生物代谢过程合成CdS量子点颗粒的方法，其特征在于：所述含强碱或K蛋白酶裂解液的缓冲液中还可加入终浓度为0.2-0.3mg/mL的月桂基磺酸钠。

6.按权利要求1或2所述的基于微生物代谢过程合成CdS量子点颗粒的方法，其特征在于：所述SRB细菌的富集培养为将硫酸盐还原菌接种至Postgate选择性培养基中，在25-40℃下厌氧培养2-4天，将培养液以8000-10000转/分钟离心速度，离心时间8-10分钟，收集沉淀，待用；其中，硫酸盐还原菌按体积百分比为2-3％的接种量接种至Postgate选择性培养基中。

7.按权利要求6所述的基于微生物代谢过程合成CdS量子点颗粒的方法，其特征在于：所述Postgate培养基为：1升陈海水中加入0.4-1.0克NaSO₄，0.2-0.6克K₂HPO₃，1.0-2.0克NH₄Cl，0.1-0.5克CaCl₂，1.5-4.0克MgSO₄，1.0-3.0克酵母浸出膏，3-5毫升乳酸钠。

8.按权利要求1或2所述的基于微生物代谢过程合成CdS量子点颗粒的方法，其特征在于：所述Cd²⁺源为CdSO₄或CdCl₂。