專利名稱：靜態弱磁場誘導生物合成Fe₃O₄磁性納米微粒的方法
技術領域：
本發明屬于鐵氧體納米材料制備領域，具體涉及ー種利用磁場誘導生物合成Fe3O4磁性納米微粒的方法。
背景技術：
鐵氧體納米磁性材料是ー種非常重要的無機功能材料，其應用涉及到電子、信息、機電、汽車、冶金、航天航空、交通運輸系統、工程、生物、醫學等領域，在高密度磁記錄、磁流體、磁傳感器和微波材料以及催化、環境治理等方面將得到廣泛的應用。鐵氧體磁性納米材料因其具有的磁性質，成為目前世界材料領域的研究熱點。納米氧化鐵在高磁記錄密度方面有優異的工作性能，記錄密度約為普通氧化鐵的10倍。鐵氧體磁性納米材料，具有小尺寸效應、良好的磁導向性、生物相容性、生物降解性和活性功能 基團等特點，由于其良好的生物活性、親和性或反應活性，可結合各種功能分子如酶、抗體、細胞、DNA或RNA等，因而在靶向藥物、酶的固定化、免疫測定、細胞的分離與分類等領域有廣泛的應用。近年來化學法制備納米鐵氧體磁性材料引起了人們的廣泛關注，化學合成法制得的材料顆粒尺寸、形狀、組分可控，而且材料的性能可根據條件進行改善，然而化學法還存在ー些不足，如制備的磁性納米顆粒易團聚，抗磁干擾能力較弱，在磁鐵誘導下發生團聚現象，并且在使用分散劑的基礎上，造成了醫藥領域和環境治理領域應用中的生物降解的障礙。

發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的是提供ー種解決傳統化學共沉淀法合成的磁性納米顆粒易團聚，抗磁干擾能力弱，磁鐵誘導下發生團聚現象的問題，在相對簡單的條件下通過對氧化亞鐵硫桿菌施加外界靜態磁場，得到ー套培養調節較為溫和，外界條件控制簡單，且可以有效合成超順磁性微粒的方法。生物方法產生的磁小體Fe3O4納米顆粒，是在生物體胞內的囊泡礦化而成的,受基因調控，大小均勻，形態相似，再者其外包裹有ー層磷脂膜，能阻止磁小體顆粒團聚。此外，對于醫藥醫學的發展，生物合成的磁性納米材料因其具有更好的生物兼容性而更被推祟。所謂超順磁性就是指所有單磁疇顆粒集合體的磁性。在無外加磁場吋，由于物質原子做無規則的熱振動，宏觀看沒有磁性；在外加磁場作用下，每個原子磁矩比較規則地取向，物質顯示極弱的磁性。本發明中外加5-10mT范圍的靜態弱磁場對氧化亞鐵硫桿菌影響作用最大，促進其生長，合成的更多的超順磁性Fe3O4微粒，更有利于誘導氧化亞鐵硫桿菌合成Fe3O4微粒。在圖2的設計中本發明利用鐵的晶體結構、內應力等不均勻性很小，從而矯頑カ很小，所以使它磁化或去磁都不需要很強的磁場的鐵圈效應原理増加局部磁場強度。本發明采取以下技術方案靜態弱磁場誘導生物合成Fe3O4磁性納米微粒的方法，包括以下步驟
(I)將菌濃度達到IO8-IOltl個/mL的氧化亞鐵硫桿菌的菌液為原料，置于試管中，在中曝磁的磁場強度范圍為5-10mT中曝磁24-25h ；
(2 )將步驟I處理曝磁后的菌液轉接至錐形瓶中，放入生物振蕩培養箱中，在恒溫25 35° C的溫度條件下以150-200r/min ;的轉速振蕩培養20 28h ;過程中測量菌液OD值，對振蕩培養后的菌液先濾去固體雜質后使用膠皮管接抽氣機進行抽濾，過濾材料用孔徑O. 45 μ m的微孔濾膜，抽濾后得到氧化亞鐵硫桿菌菌體，最終得到菌體內合成的Fe3O4超順磁性納米微粒。本發明的技術方案，其突出優點在于所用材料易于得到，外界條件控制簡單，通過靜態弱磁場作用促進氧化亞鐵硫桿菌體生長，有效合成超順磁性Fe3O4微粒，通過細菌菌體的包裹極大地降低納米Fe3O4的弱磁性含量，避免了普通方法抗磁干擾能力較弱，在磁鐵誘導下發生團聚現象的缺點。



圖I為所使用菌種的透射電鏡照片示意圖(箭頭所指出為菌體內合成的Fe3O4磁性納米顆粒)。圖2為經磁場作用后氧化亞鐵硫桿菌體內Fe3O4超順磁性納米顆粒形態透射電鏡照片示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明的技術方案做進一步說明。實施例I
(1)取滅菌后的基本9K培養基IOOmL置于250mL容量瓶中，接種氧化亞鐵硫桿菌原液5mL，放入搖床振蕩培養，轉速150r/min，溫度30° C，培養24小時后至對數期(使用血球計數板測得菌濃度達到IO8個/mL)后留作后續實驗接種液，待用；
(2)將上一步中使用9K培養基培養至對數期的氧化亞鐵硫桿菌菌液取5ml，置于15mm*15cm的試管中，調整至磁場強度為5mT,曝磁24h ；
(3)將曝磁24h后的菌液轉接至250mL錐形瓶中，放入生物振蕩培養箱，在恒溫30°C的溫度條件下以150r/min的轉速振蕩培養20h，過程中測量菌液OD值，對振蕩培養后的菌液先濾去固體雜質后使用膠皮管接抽氣機進行抽濾，過濾材料用孔徑O. 45 μ m的微孔濾膜，抽濾后得到氧化亞鐵硫桿菌菌體，最終得到菌體內合成的Fe3O4超順磁性納米顆粒如圖I和圖2所示。實驗結果顯示曝磁影響后氧化亞鐵硫桿菌體內的Fe3O4納米微球或疏松散布狀微粒在菌體內的位置是固定的，分布在細胞壁周圍，與趨磁細菌情況類似。TEM圖像顯示，磁場作用影響后的菌體內的Fe3O4納米微粒尺寸普遍在IOnm以下(疏松聚合團最小組成結構)，樣品的磁滯回線均過原點，且沒有磁面積，這說明樣品具有超順磁性，符合超順磁性納米微粒的尺寸特點。可以說明與純化學方法制備的Fe3O4微粒抗磁干擾能力較差，外界磁場作用會致使細小微粒聚合的特點相比，靜態磁場作用后使氧化亞鐵硫桿菌體內Fe3O4磁小體微粒分散，體現更好的超順磁性。實施例2
(2)將菌濃度達到101°個/mL的氧化亞鐵硫桿菌的菌液10ml，置于15mm*15cm的試管中，使用高斯計測量磁場強度，調整至磁場強度為7. 5mT，曝磁25h ；
(3)將曝磁25h后的菌液轉接至250mL錐形瓶中，放入生物振蕩培養箱，在恒溫25°C的溫度條件下以200r/min的轉速振蕩培養24h，過程中測量菌液OD值，對振蕩培養后的菌液先濾去固體雜質后使用膠皮管接抽氣機進行抽濾，過濾材料用孔徑0. 45 ii m的微孔濾膜，抽濾后得到氧化亞鐵硫桿菌菌體。實施例3
(I)將菌濃度達到IO9個/mL的氧化亞鐵硫桿菌的菌液7. 5ml，置于15mm*15cm的試管中，使用高斯計測量磁場強度，調整至磁場強度為10mT，曝磁24. 5h ；
(3)將曝磁24. 5h后的菌液轉接至250mL錐形瓶中，放入生物振蕩培養箱，在恒溫35° C的溫度條件下以175r/min的轉速振蕩培養28h，過程中測量菌液OD值，對振蕩培養后的菌液先濾去固體雜質后使用膠皮管接抽氣機進行抽濾，過濾材料用孔徑0. 45 ii m的微孔濾膜，抽濾后得到氧化亞鐵硫桿菌菌體。
權利要求
1.靜態弱磁場誘導生物合成Fe3O4磁性納米微粒的方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟 (1)將菌濃度達到IO8-IOltl個/mL的氧化亞鐵硫桿菌的菌液為原料，置于試管中，在中曝磁的磁場強度范圍為5-10mT中曝磁24-25h ； (2)將步驟I處理曝磁后的菌液轉接至錐形瓶中，放入生物振蕩培養箱中，在25 35° C的溫度條件下以150-200r/min ;的轉速振蕩培養20 28h ;過程中測量菌液OD值，對振蕩培養后的菌液先濾去固體雜質后使用膠皮管接抽氣機進行抽濾，過濾材料用孔徑·0.45um的微孔濾膜，抽濾后得到氧化亞鐵硫桿菌菌體，最終得到菌體內合成的Fe3O4超順磁性納米顆粒。
全文摘要
本發明涉及一種靜態弱磁場誘導生物合成Fe3O4磁性納米微粒的方法，屬于鐵氧體磁性納米材料制備領域。化學合成法制備的磁性納米顆粒抗磁干擾能力較弱，在磁鐵誘導下發生團聚現象。本發明通過對氧化亞鐵硫桿菌合成磁性微粒過程外加靜態弱磁場促進菌體生長，得到了一套在相對簡單的實驗室條件下，培養調節較為溫和，所用材料易于得到，外界條件控制簡單的有效生成超順磁性納米微粒的方法。通過靜態弱磁場作用有效合成超順磁性Fe3O4微粒，通過細菌菌體的包裹極大地降低納米Fe3O4的弱磁性含量，避免了普通方法抗磁干擾能力較弱，在磁鐵誘導下發生團聚現象的缺點。
文檔編號C12P1/04GK102766660SQ20121026171
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者張祉倩, 李宏煦, 李超, 王琳, 陳雨 申請人:北京科技大學