一种以红细胞为生物反应器制备纳米碳酸钡的方法与流程

本发明属于无机纳米材料的合成技术领域，具体涉及一种以红细胞为生物反应器制备纳米碳酸钡的方法。

背景技术：

目前，现有的无机纳米材料的化学合成方法其产物不同程度地存在着稳定性差、易团聚；或存在环境污染、合成成本高、合成过程复杂难以控制、重复性差、反应条件苛刻等方面的缺点。随着科学技术的发展，化学合成的焦点已经从传统的化学方法向一种新的绿色合成方法转变，生物合成方法应运而生。纳米生物合成技术主要利用生物体自身生物活性分子（如蛋白质、多糖等）合成新型纳米材料的方法，与传统的化学合成方法相比，无机纳米材料的生物合成方法具有原料来源广、无毒、耗能低、反应温和可控、不需添加有机试剂、分子利用率高、环境友好和可持续发展等特点，是一种新型的绿色合成方法。利用这种方法合成的纳米颗粒具有便于储存的优点，不仅可以减少纳米颗粒的团聚，而且能使合成的纳米颗粒具有很好的生物相容性。

研究操作简单、经济实用、重现性好及绿色可控的无机纳米材料合成方法一直是纳米科技领域追求的目标。随着纳米生物合成的发展，利用细胞为反应器合成无机纳米材料已经越来越受到人们的广泛关注。相关报道大多是以微生物为反应器，如：酵母菌、大肠杆菌、希瓦氏菌等，但是以红细胞为反应器合成无机纳米材料鲜有报道。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供了一种以红细胞为生物反应器制备纳米碳酸钡的方法，该方法利用了红细胞膜的选择透过性和较大的空腔，最终制得的碳酸钡纳米颗粒粒径均一，分散性和稳定性较好，不易团聚，具有良好的生物相容性，经济环保，反应条件可控，符合绿色化学的要求。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种以红细胞为生物反应器制备纳米碳酸钡的方法，其特征在于具体步骤为：从动物血或人血全血中离心除去上层血浆并用生理盐水洗涤多次得到红细胞沉淀，将红细胞沉淀加入到含有可溶性钡盐的生理盐水中，冰水浴条件下反应后离心洗涤，收集离心后的细胞沉淀并重悬于含有碳酸钠的生理盐水中进行反应，反应后离心得到含有碳酸钡的功能化红细胞，再将功能化红细胞粉碎分离纯化即制得平均粒径为4.2nm的碳酸钡纳米颗粒。

进一步优选，所述动物血为猪血、兔血、羊血、牛血或鸡血。

进一步优选，所述可溶性钡盐为氯化钡或硝酸钡。

进一步优选，所述红细胞沉淀、含有可溶性钡盐的生理盐水与含有碳酸钠的生理盐水的体积比为0.1-0.6:1:1，红细胞沉淀与葡萄糖的投料比例为1ml:1g，含有可溶性钡盐的生理盐水中可溶性钡盐的摩尔浓度为10-40mmol/l，含有碳酸钠的生理盐水中碳酸钠的摩尔浓度为10-40mmol/l。

进一步优选，所述细胞沉淀与含有碳酸钠的生理盐水形成的反应体系ph值为5-10，反应温度为4-25℃，反应时间为2-5h。

进一步优选，所述细胞沉淀与含有碳酸钠的生理盐水形成的反应体系置于摇床中进行反应，摇床振荡速率为50-120rpm。

进一步优选，所述粉碎分离过程中使用红细胞裂解液、低渗溶液或高渗溶液裂解红细胞后高速离心分离，再用二次水洗涤三次，然后于室温真空干燥即得到目标产品。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、制备方法操作简单，反应条件温可控且环境友好；

2、合成的碳酸钡纳米颗粒粒径均一，具有良好的分散性、稳定性和生物相容性；

3、对生物合成的发展起到了一定的推动和促进作用，为以后此类合成提供了理论指导和方法借鉴。

总之，本发明具有绿色环保、操作简单、成本低廉和生物相容性好等一系列优点。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的碳酸钡纳米颗粒的xrd图；

图2是本发明实施例1制得的碳酸钡纳米颗粒的hrtem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

从猪血全血中离心除去上层血浆并用生理盐水洗涤3次得到红细胞沉淀，将0.5ml红细胞沉淀悬于5ml含有40mmbacl2的生理盐水中，加入0.5g葡萄糖，冰水浴条件下反应3h后离心洗涤，以充分洗去细胞外部的bacl2，收集离心后的细胞沉淀并重悬于5ml含有40mm的na2co3的生理盐水中，置于摇床（振荡速率为90rpm）中于10℃反应3h后离心洗涤，最终得到含有碳酸钡的功能化红细胞，将功能化红细胞粉碎分离纯化得到平均粒径为4.2nm的碳酸钡纳米颗粒。

图1是本实施例制得的碳酸钡纳米颗粒的xrd谱图，它与碳酸钡的标准图谱（jcpdsno.05-0378)一致，各衍射峰对应于方解石碳酸钡结构的晶面(011)，(111)，(200)，(211)，(013)，(122)，(213)和(311)。图2是本实施例制得的碳酸钡纳米颗粒的hrtem图，从图中可以看出，所得的碳酸钡纳米颗粒平均粒径约为4.2nm，且粒径均一，分散性好。

实施例2

从羊血全血中离心除去上层血浆并用生理盐水洗涤3次得到红细胞沉淀，将0.5ml红细胞沉淀悬于5ml含有30mmbacl2的生理盐水中，加入0.5g葡萄糖，冰水浴条件下反应2h后离心洗涤，以充分洗去细胞外部的bacl2，收集离心后的细胞沉淀并重悬于5ml含有30mm的na2co3的生理盐水中，置于摇床（振荡速率为50rpm）中于4℃反应5h后离心洗涤，最终得到含有碳酸钡的功能化红细胞，将功能化红细胞粉碎分离纯化得到平均粒径约为4.2nm的碳酸钡纳米颗粒。

实施例3

从兔血全血中离心除去上层血浆并用生理盐水洗涤3次得到红细胞沉淀，将0.5ml红细胞沉淀悬于5ml含有20mmbacl2的生理盐水中，加入0.5g葡萄糖，冰水浴条件下反应2h后离心洗涤，以充分洗去细胞外部的bacl2，收集离心后的细胞沉淀并重悬于5ml含有20mm的na2co3的生理盐水中，置于摇床（振荡速率为120rpm）中于25℃反应2h后离心洗涤，最终得到含有碳酸钡的功能化红细胞，将功能化红细胞粉碎分离纯化得到平均粒径为4.2nm的碳酸钡纳米颗粒。

实施例4

从鸡血全血中离心除去上层血浆并用生理盐水洗涤3次得到红细胞沉淀，将1ml红细胞沉淀悬于5ml含有40mmbacl2的生理盐水中，加入0.5g葡萄糖，冰水浴条件下反应4h后离心洗涤，以充分洗去细胞外部的bacl2，收集离心后的细胞沉淀并重悬于5ml含有40mm的na2co3的生理盐水中，置于摇床（振荡速率为100rpm）中于10℃反应4h后离心洗涤，最终得到含有碳酸钡的功能化红细胞，将功能化红细胞粉碎分离纯化得到平均粒径为4.2nm的碳酸钡纳米颗粒。

实施例5

从牛血全血中离心除去上层血浆并用生理盐水洗涤3次得到红细胞沉淀，将1ml红细胞沉淀悬于5ml含有30mmbacl2的生理盐水中，加入0.5g葡萄糖，冰水浴条件下反应3h后离心洗涤，以充分洗去细胞外部的bacl2，收集离心后的细胞沉淀并重悬于5ml含有30mm的na2co3的生理盐水中，置于摇床（振荡速率为100rpm）中于10℃反应3h后离心洗涤，最终得到含有碳酸钡的功能化红细胞，将功能化红细胞粉碎分离纯化得到平均粒径为4.2nm的碳酸钡纳米颗粒。

实施例6

从猪血全血中离心除去上层血浆并用生理盐水洗涤3次得到红细胞沉淀，将1ml红细胞沉淀悬于5ml含有20mmbacl2的生理盐水中，加入0.5g葡萄糖，冰水浴条件下反应2h后离心洗涤，以充分洗去细胞外部的bacl2，收集离心后的细胞沉淀并重悬于5ml含有20mm的na2co3的生理盐水中，置于摇床（振荡速率为100rpm）中于10℃反应2h后离心洗涤，最终得到含有碳酸钡的功能化红细胞，将功能化红细胞粉碎分离纯化得到平均粒径为4.2nm的碳酸钡纳米颗粒。

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。