磁性碳载体的构建及其对微生物活性的影响

来源 :安徽工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuhaha_123
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磁性碳载体是将Fe3O4纳米材料做为核,无机碳做为壳将其包覆,从而将磁学与纳米技术结合的产物Fe3O4纳米材料变得与生物活性分子相兼容,磁性碳载体在生物医学上可以做为药物的载体,经过磁场导航药物可以通过静脉、口服给药或直接注射等一系列途径定向到达病变发生的部位并释放药物,从而发挥出最佳药效,并且从而减少了药物对肝、脾、肾等产生的副作用。磁性碳载体应用在固定化酶,能够在磁场的作用下调控酶的运动轨迹,酶的催化效率得到了一定的提高,并且有利于酶的回收利用,使得酶可以多次重复利用,大大降低了成本。本文结合磁性碳载体具有优良的应用价值,主要从以下几个方面进行了研究。(1)水热法制备了Fe3O4纳米粒子并用X射线衍射扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope SEM)(X-Ray Diffractometer, XRD)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope TEM)、和超导量子干涉仪(Superconductivity QUantum Interference Device, SQUID)对产品的结构、形貌和磁学性质进行了表征。结果显示以草酸亚铁为铁源制备的Fe3O4效果不佳。而以氯化亚铁为铁源制备的两种Fe3O4纳米颗粒较小分别为10-20nm和50nm,具有超顺磁性,并选取这两种材料做抑菌实验,以水合肼为沉淀剂制备的Fe3O4纳米材料浓度为7mg/mL和9mg/mL时,分别对地衣芽孢杆菌和大肠杆菌的抑菌率可达100%,以氨水为沉淀剂制备的Fe3O4纳米材料浓度为5mg/mL和7.5mg/mL时分别对蜡样芽孢杆菌和粘质沙雷氏菌的抑菌率达到100%,此两种Fe3O4具有良好的抑菌效果。同时进一步说明用无机碳将其包覆的必要性。(2)以乙酰丙酮铁、二茂铁为铁源,葡萄糖、蔗糖为碳源氨水为沉淀剂,水热法合成磁性碳载体,并对制备出的几组Fe3O4@C纳米粒子样品进行微观表征,利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、红外光谱(Infrared Spectrometry,IR)、X射线衍射(X-Ray Diffractometer,XRD)对制备出的Fe3O4@C纳米粒子样品的形貌和结构进行表征,用SQUID对样品进行磁性测试。测试结果显示制备出的纳米粒子与标准的Fe3O4纳米粒子的XRD谱图大体上相符,说明磁性碳载体内部为Fe3O4,磁性碳载体尺寸大部分在100nm以内,红外图谱显示磁性碳载体上有着大量的仲胺基团、羰基、羟基、酰胺基等极性基团。这些基团将可以在生物分子相连接,在生物领域有着广泛的应用。其中以2mol乙酰丙酮铁和2mol葡萄糖制备的磁性碳载体,即5号样品,大小均匀,粒子尺寸30nm,饱和磁化强度为81.3emu/g,矫顽力为4.90Oe,剩磁为6.25emu/g,具有超顺磁性。从XRD图中看出其碳包覆效果最佳。(3)对所制备的5-8号样品抗酸性实验显示,5号样品的抗酸性效果最好,证明了5号样品包覆效果最佳。5号样品在1mol/L的盐酸中7个小时,完全未变色,并还具有磁性,抗酸效果优越。在生物和固定化酶上有着广泛的应用前景。(4)磁性碳载体与微生物有很好的相容性,在固体和液体培养基中加入磁性碳载体后,微生物蜡样芽孢杆菌和粘质沙雷氏菌的生长完全没有受到任何的抑制,说明所制备的磁性碳载体可以在生物上广泛应用。材料的稳定性实验显示材料可以反复使用5次,对生物无任何抑制作用,磁性碳载体对微生物产酶研究显示,酶活完全没有受到抑制。并做此实验的同时发现发酵液中一部分酶会被吸附在磁性碳载体上,酶活在1.6U/mL以上,具有比较高的酶活。(5)研究了磁性碳载体在不同浓度、时间、pH、温度与对磷脂酶A1量吸附率的关系,得出结论为在15mg/mL、pH为7、温度为20℃吸附90min时吸附量达到最大,为0.03ug,占1mL酶液含酶量的33%,吸附效率较佳。在最优条件下,吸附的酶活为15U/mL,比游离酶的酶活提高了25%。对吸附磷脂酶A1的磁性碳载体进行稳定性测试,结果显示连续使用3次酶活都比较稳定,具有诱人的应用前景,
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