CN109110821A - 一种以微生物细胞分泌液为基质制备生物兼容的四氧化三铁纳米颗粒的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以微生物细胞分泌液为基质制备生物兼容的四氧化三铁纳米颗粒的方法及其应用，属于生物无机纳米功能材料的合成技术领域。本发明的技术方案要点为：将微生物接种到培养基中于30‑37℃培养24‑72h，再通过离心的方式除去微生物细胞得到微生物细胞分泌液；向微生物细胞分泌液中加入可溶性亚铁盐使混合体系内亚铁盐的质量浓度为5‑20mg/mL，室温搅拌2‑9h，再用碱液调节混合体系的pH值至碱性，反应4‑14h后通过磁铁将纳米颗粒与混合体系分离，然后经过干燥得到生物分子包裹的四氧化三铁纳米颗粒。本发明所制备的四氧化三铁纳米颗粒纯度较高，生物兼容性好，具有较好的水分散性和优异的光热性能，在诸多领域均具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于生物无机纳米功能材料的合成技术领域，具体涉及一种以微生物细胞分泌液为基质制备生物兼容的四氧化三铁纳米颗粒的方法及其应用。
背景技术
随着纳米技术领域研究与应用的不断深入，研究者们制造出了各种成分、结构、形貌与功能的纳米材料。这些纳米材料往往具有不同于常规材料的特殊性质，因而在诸多领域，如储能、催化、电子、光电与医药等，有着极高的实践价值和广阔的应用前景。
其中，研究者开发了具有磁响应性的各类四氧化三铁纳米材料，因为材料本身在自然界中广泛的分布、优异的光热性能、对生物体安全无毒及其相当高的储锂能力等，这些材料在肿瘤的光动力学治疗、药物的控制释放、催化剂载体和锂离子电池领域的应用受到了极大的关注。
而传统的四氧化三铁纳米材料，尤其是应用于生物医药领域的四氧化三铁纳米材料的制备方法，常常通过水热法、物理气相沉积法、油相中高温分解等方法，这些方法合成效率较高，操作步骤也较为简单。然而此类方法所制备出的材料粒径分布不均，容易团聚，生物相容性较差，在水相中分散性也亟待提高，致使在后期的研究和应用中产生一系列的问题和困扰。为了解决这些问题，往往还需要依赖一些价格高昂的化学物质和复杂的实验手段对材料进行进一步的封装和修饰，导致了繁琐拖沓的操作与处理过程，以及更多的花费与不稳定因素。
因此，开发出更加高效率可重现、绿色低耗、温和简便地制备在水相中易分散、生物相容性好的四氧化三铁纳米材料的方法显得尤为重要。随着纳米生物合成技术的发展，以微生物细胞的分泌液为基质合成无机纳米材料的方法，由于其安全简便、经济可靠又绿色可控的特点，为人们所熟知。然而目前发表的利用微生物所合成的大多是制备贵金属单质，以微生物细胞分泌液为基质合成四氧化三铁纳米颗粒还鲜见报道。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种所使用的原料与实验过程低耗高效、安全绿色、经济简便且环境友好的以微生物细胞分泌液为基质制备生物兼容的四氧化三铁纳米颗粒的方法，在该制备方法中，使用微生物细胞分泌液与可溶性亚铁盐相作用并调节反应体系的pH值一步反应制得四氧化三铁纳米颗粒，该四氧化三铁纳米颗粒作为光热剂用于在近红外光照射下杀死肿瘤细胞。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种以微生物细胞分泌液为基质制备生物兼容的四氧化三铁纳米颗粒的方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：将微生物接种到培养基中于30-37℃培养24-72h，再通过离心的方式除去微生物细胞得到微生物细胞分泌液，所述微生物为酿酒酵母菌、毕赤酵母菌、希瓦氏菌、大肠杆菌、尖孢镰刀菌或枯草芽孢杆菌，所述培养基为YPD培养基、麦芽汁培养基、DMEM培养基、LB培养基、察氏培养基或葡萄糖蛋白胨培养基；
步骤S2：向步骤S1得到的微生物细胞分泌液中加入可溶性亚铁盐使混合体系内亚铁盐的质量浓度为5-20mg/mL，室温搅拌2-9h，再用碱液调节混合体系的pH值至碱性，反应4-14h后通过磁铁将纳米颗粒与混合体系分离，然后经过干燥得到生物分子包裹的四氧化三铁纳米颗粒，所述可溶性亚铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁或硝酸亚铁，所述碱液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或氨水溶液。
本发明所述的四氧化三铁纳米颗粒作为光热剂用于在近红外光照射下杀死肿瘤细胞，将HepG2肿瘤细胞在浓度为400μg/mL的四氧化三铁纳米颗粒体系中培养12h，然后用波长为808nm的近红外激光照射5min全部杀死HepG2肿瘤细胞。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明制备过程所用的原料成本低廉，绿色安全；
2、本发明合成过程简便温和，节能低耗，并且可以大规模制备，具有很高的实践价值；
3、本发明所制备的四氧化三铁纳米颗粒纯度较高，生物兼容性好，具有较好的水分散性和优异的光热性能，在诸多领域均具有很好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制得的四氧化三铁纳米颗粒的TEM图，由图可知制得的四氧化三铁纳米颗粒的粒径为8-15nm；
图2为实施例1制得的四氧化三铁纳米颗粒的XRD图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
将酿酒酵母菌接种到YPD培养基中于30℃恒温培养24h，然后离心除去酿酒酵母菌细胞得到酿酒酵母菌细胞分泌液，取50mL酿酒酵母菌细胞分泌液加入0.55g硝酸亚铁，室温磁力搅拌5h，使用稀氢氧化钠溶液调节混合体系的pH值至弱碱性（即pH=8.5-12），继续搅拌8h，通过磁铁的磁性吸引将纳米颗粒与混合体系分离，然后经过干燥得到四氧化三铁纳米颗粒。
实施例2
将毕赤酵母菌接种到麦芽汁培养基中于30℃恒温培养48h，然后离心除去毕赤酵母菌细胞得到毕赤酵母菌细胞分泌液，取50mL毕赤酵母菌细胞分泌液加入0.7g硫酸亚铁，室温下磁力搅拌6.5h，使用稀氢氧化钠溶液调节混合体系的pH值至弱碱性（即pH=8.5-12），继续搅拌10h，通过磁铁的磁性吸引将纳米颗粒与混合体系分离，然后经过干燥得到四氧化三铁纳米颗粒。
实施例3
将希瓦氏菌接种到DMEM培养基中于30℃恒温培养24h，然后离心除去希瓦氏菌细胞得到希瓦氏菌细胞分泌液，取50mL希瓦氏菌细胞分泌液加入0.85g硫酸亚铁，室温下磁力搅拌2h，使用稀碳酸钠溶液调节混合体系的pH值至弱碱性（即pH=8.5-12），继续搅拌4h，通过磁铁的磁性吸引将纳米颗粒与混合体系分离，然后经过干燥得到四氧化三铁纳米颗粒。
实施例4
将大肠杆菌接种到LB培养基上于37℃恒温培养72h，然后离心除去大肠杆菌细胞得到大肠杆菌细胞分泌液，取50mL大肠杆菌细胞分泌液加入0.25g氯化亚铁，室温下磁力搅拌8h，使用稀碳酸钠溶液调节混合体系的pH值至弱碱性（即pH=8.5-12），继续搅拌12h，通过磁铁的磁性吸引将纳米颗粒与混合体系分离，然后经过干燥得到四氧化三铁纳米颗粒。
实施例5
将尖孢镰刀菌接种到葡萄糖蛋白胨培养基上于30℃恒温培养48h，然后离心除去尖孢镰刀菌细胞得到尖孢镰刀菌细胞分泌液，取50mL尖孢镰刀菌细胞分泌液加入0.4g氯化亚铁，室温下磁力搅拌3.5h，使用稀氨水调节混合体系的pH值至弱碱性（即pH=8.5-12），继续搅拌6h，通过磁铁的磁性吸引将纳米颗粒与混合体系分离，然后经过干燥得到四氧化三铁纳米颗粒。
实施例6
将枯草芽孢杆菌接种到察氏培养基上于30℃恒温培养72h，然后离心除去枯草芽孢杆菌细胞得到枯草芽孢杆菌细胞分泌液，取50mL枯草芽孢杆菌细胞分泌液加入1g硝酸亚铁，室温下磁力搅拌9h，使用稀氨水调节混合体系的pH值至弱碱性（即pH=8.5-12），继续搅拌14h，通过磁铁的磁性吸引将纳米颗粒与混合体系分离，然后经过干燥得到四氧化三铁纳米颗粒。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。
Claims (2)
1.一种以微生物细胞分泌液为基质制备生物兼容的四氧化三铁纳米颗粒的方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：将微生物接种到培养基中于30-37℃培养24-72h，再通过离心的方式除去微生物细胞得到微生物细胞分泌液，所述微生物为酿酒酵母菌、毕赤酵母菌、希瓦氏菌、大肠杆菌、尖孢镰刀菌或枯草芽孢杆菌，所述培养基为YPD培养基、麦芽汁培养基、DMEM培养基、LB培养基、察氏培养基或葡萄糖蛋白胨培养基；
步骤S2：向步骤S1得到的微生物细胞分泌液中加入可溶性亚铁盐使混合体系内亚铁盐的质量浓度为5-20mg/mL，室温搅拌2-9h，再用碱液调节混合体系的pH值至碱性，反应4-14h后通过磁铁将纳米颗粒与混合体系分离，然后经过干燥得到生物分子包裹的四氧化三铁纳米颗粒，所述可溶性亚铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁或硝酸亚铁，所述碱液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或氨水溶液。
2.根据权利要求1所述的方法制得的四氧化三铁纳米颗粒作为光热剂用于在近红外光照射下杀死肿瘤细胞，将HepG2肿瘤细胞在浓度为400μg/mL的四氧化三铁纳米颗粒体系中培养12h，然后用波长为808nm的近红外激光照射5min全部杀死HepG2肿瘤细胞。
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| CN114477303A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-13 | 中山大学 | 一种生物合成磁性量子点四氧化三铁纳米材料的方法及其应用 |
| CN116267989A (zh) * | 2022-09-09 | 2023-06-23 | 兰州大学 | 一种针对三线镰刀菌的纳米铁抗菌剂 |
Citations (2)
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| CN107151678A (zh) * | 2017-01-26 | 2017-09-12 | 大连理工大学 | 好氧微生物合成的磁性铁锰氧化物及其应用 |
| CN108017092A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-05-11 | 广东省微生物研究所（广东省微生物分析检测中心） | 一种四氧化三铁及其制备方法 |
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2018
- 2018-08-13 CN CN201810918609.5A patent/CN109110821B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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| CN116267989B (zh) * | 2022-09-09 | 2024-05-07 | 兰州大学 | 一种针对三线镰刀菌的纳米铁抗菌剂 |
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