专利名称：静态弱磁场诱导生物合成Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>磁性纳米微粒的方法
技术领域：
本发明属于铁氧体纳米材料制备领域，具体涉及ー种利用磁场诱导生物合成Fe3O4磁性纳米微粒的方法。
背景技术：
铁氧体纳米磁性材料是ー种非常重要的无机功能材料，其应用涉及到电子、信息、机电、汽车、冶金、航天航空、交通运输系统、工程、生物、医学等领域，在高密度磁记录、磁流体、磁传感器和微波材料以及催化、环境治理等方面将得到广泛的应用。铁氧体磁性纳米材料因其具有的磁性质，成为目前世界材料领域的研究热点。纳米氧化铁在高磁记录密度方面有优异的工作性能，记录密度约为普通氧化铁的10倍。铁氧体磁性纳米材料，具有小尺寸效应、良好的磁导向性、生物相容性、生物降解性和活性功能 基团等特点，由于其良好的生物活性、亲和性或反应活性，可结合各种功能分子如酶、抗体、细胞、DNA或RNA等，因而在靶向药物、酶的固定化、免疫測定、细胞的分离与分类等领域有广泛的应用。近年来化学法制备纳米铁氧体磁性材料引起了人们的广泛关注，化学合成法制得的材料颗粒尺寸、形状、组分可控，而且材料的性能可根据条件进行改善，然而化学法还存在ー些不足，如制备的磁性纳米颗粒易团聚，抗磁干扰能力较弱，在磁铁诱导下发生团聚现象，并且在使用分散剂的基础上，造成了医药领域和环境治理领域应用中的生物降解的障碍。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供ー种解决传统化学共沉淀法合成的磁性纳米颗粒易团聚，抗磁干扰能力弱，磁铁诱导下发生团聚现象的问题，在相对简单的条件下通过对氧化亚铁硫杆菌施加外界静态磁场，得到ー套培养调节较为温和，外界条件控制简单，且可以有效合成超顺磁性微粒的方法。生物方法产生的磁小体Fe3O4纳米颗粒，是在生物体胞内的囊泡矿化而成的,受基因调控，大小均匀，形态相似，再者其外包裹有ー层磷脂膜，能阻止磁小体颗粒团聚。此外，对于医药医学的发展，生物合成的磁性纳米材料因其具有更好的生物兼容性而更被推祟。所谓超顺磁性就是指所有单磁畴颗粒集合体的磁性。在无外加磁场吋，由于物质原子做无规则的热振动，宏观看没有磁性；在外加磁场作用下，每个原子磁矩比较规则地取向，物质显示极弱的磁性。本发明中外加5-10mT范围的静态弱磁场对氧化亚铁硫杆菌影响作用最大，促进其生长，合成的更多的超顺磁性Fe3O4微粒，更有利于诱导氧化亚铁硫杆菌合成Fe3O4微粒。在图2的设计中本发明利用铁的晶体结构、内应力等不均匀性很小，从而矫顽カ很小，所以使它磁化或去磁都不需要很强的磁场的铁圈效应原理増加局部磁场强度。本发明采取以下技术方案静态弱磁场诱导生物合成Fe3O4磁性纳米微粒的方法，包括以下步骤
(I)将菌浓度达到IO8-IOltl个/mL的氧化亚铁硫杆菌的菌液为原料，置于试管中，在中曝磁的磁场强度范围为5-10mT中曝磁24-25h ；
(2 )将步骤I处理曝磁后的菌液转接至锥形瓶中，放入生物振荡培养箱中，在恒温25 35° C的温度条件下以150-200r/min ;的转速振荡培养20 28h ;过程中测量菌液OD值，对振荡培养后的菌液先滤去固体杂质后使用胶皮管接抽气机进行抽滤，过滤材料用孔径O. 45 μ m的微孔滤膜，抽滤后得到氧化亚铁硫杆菌菌体，最终得到菌体内合成的Fe3O4超顺磁性纳米微粒。本发明的技术方案，其突出优点在于所用材料易于得到，外界条件控制简单，通过静态弱磁场作用促进氧化亚铁硫杆菌体生长，有效合成超顺磁性Fe3O4微粒，通过细菌菌体的包裹极大地降低纳米Fe3O4的弱磁性含量，避免了普通方法抗磁干扰能力较弱，在磁铁诱导下发生团聚现象的缺点。
图I为所使用菌种的透射电镜照片示意图(箭头所指出为菌体内合成的Fe3O4磁性纳米颗粒)。图2为经磁场作用后氧化亚铁硫杆菌体内Fe3O4超顺磁性纳米颗粒形态透射电镜照片示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。实施例I
(1)取灭菌后的基本9K培养基IOOmL置于250mL容量瓶中，接种氧化亚铁硫杆菌原液5mL，放入摇床振荡培养，转速150r/min，温度30° C，培养24小时后至对数期(使用血球计数板测得菌浓度达到IO8个/mL)后留作后续实验接种液，待用；
(2)将上一步中使用9K培养基培养至对数期的氧化亚铁硫杆菌菌液取5ml，置于15mm*15cm的试管中，调整至磁场强度为5mT,曝磁24h ；
(3)将曝磁24h后的菌液转接至250mL锥形瓶中，放入生物振荡培养箱，在恒温30°C的温度条件下以150r/min的转速振荡培养20h，过程中测量菌液OD值，对振荡培养后的菌液先滤去固体杂质后使用胶皮管接抽气机进行抽滤，过滤材料用孔径O. 45 μ m的微孔滤膜，抽滤后得到氧化亚铁硫杆菌菌体，最终得到菌体内合成的Fe3O4超顺磁性纳米颗粒如图I和图2所示。实验结果显示曝磁影响后氧化亚铁硫杆菌体内的Fe3O4纳米微球或疏松散布状微粒在菌体内的位置是固定的，分布在细胞壁周围，与趋磁细菌情况类似。TEM图像显示，磁场作用影响后的菌体内的Fe3O4纳米微粒尺寸普遍在IOnm以下(疏松聚合团最小组成结构)，样品的磁滞回线均过原点，且没有磁面积，这说明样品具有超顺磁性，符合超顺磁性纳米微粒的尺寸特点。可以说明与纯化学方法制备的Fe3O4微粒抗磁干扰能力较差，外界磁场作用会致使细小微粒聚合的特点相比，静态磁场作用后使氧化亚铁硫杆菌体内Fe3O4磁小体微粒分散，体现更好的超顺磁性。实施例2
(2)将菌浓度达到101°个/mL的氧化亚铁硫杆菌的菌液10ml，置于15mm*15cm的试管中，使用高斯计测量磁场强度，调整至磁场强度为7. 5mT，曝磁25h ；
(3)将曝磁25h后的菌液转接至250mL锥形瓶中，放入生物振荡培养箱，在恒温25°C的温度条件下以200r/min的转速振荡培养24h，过程中测量菌液OD值，对振荡培养后的菌液先滤去固体杂质后使用胶皮管接抽气机进行抽滤，过滤材料用孔径0. 45 ii m的微孔滤膜，抽滤后得到氧化亚铁硫杆菌菌体。实施例3
(I)将菌浓度达到IO9个/mL的氧化亚铁硫杆菌的菌液7. 5ml，置于15mm*15cm的试管中，使用高斯计测量磁场强度，调整至磁场强度为10mT，曝磁24. 5h ；
(3)将曝磁24. 5h后的菌液转接至250mL锥形瓶中，放入生物振荡培养箱，在恒温35° C的温度条件下以175r/min的转速振荡培养28h，过程中测量菌液OD值，对振荡培养后的菌液先滤去固体杂质后使用胶皮管接抽气机进行抽滤，过滤材料用孔径0. 45 ii m的微孔滤膜，抽滤后得到氧化亚铁硫杆菌菌体。
权利要求
1.静态弱磁场诱导生物合成Fe3O4磁性纳米微粒的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤 (1)将菌浓度达到IO8-IOltl个/mL的氧化亚铁硫杆菌的菌液为原料，置于试管中，在中曝磁的磁场强度范围为5-10mT中曝磁24-25h ； (2)将步骤I处理曝磁后的菌液转接至锥形瓶中，放入生物振荡培养箱中，在25 35° C的温度条件下以150-200r/min ;的转速振荡培养20 28h ;过程中测量菌液OD值，对振荡培养后的菌液先滤去固体杂质后使用胶皮管接抽气机进行抽滤，过滤材料用孔径·0.45um的微孔滤膜，抽滤后得到氧化亚铁硫杆菌菌体，最终得到菌体内合成的Fe3O4超顺磁性纳米颗粒。
全文摘要
本发明涉及一种静态弱磁场诱导生物合成Fe3O4磁性纳米微粒的方法，属于铁氧体磁性纳米材料制备领域。化学合成法制备的磁性纳米颗粒抗磁干扰能力较弱，在磁铁诱导下发生团聚现象。本发明通过对氧化亚铁硫杆菌合成磁性微粒过程外加静态弱磁场促进菌体生长，得到了一套在相对简单的实验室条件下，培养调节较为温和，所用材料易于得到，外界条件控制简单的有效生成超顺磁性纳米微粒的方法。通过静态弱磁场作用有效合成超顺磁性Fe3O4微粒，通过细菌菌体的包裹极大地降低纳米Fe3O4的弱磁性含量，避免了普通方法抗磁干扰能力较弱，在磁铁诱导下发生团聚现象的缺点。
文档编号C12P1/04GK102766660SQ20121026171
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者张祉倩, 李宏煦, 李超, 王琳, 陈雨 申请人:北京科技大学