[发明专利]一种活体磁性微生物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物和生物制造领域，具体涉及微生物磁化技术方法。

背景技术

生物制造是将生命科学、材料科学以及生物技术融入到制造学科中，是微纳米制造技术和生命科学交叉产生的一门新兴学科。它包括仿生制造、生物质和生物体制造，运用现代制造科学和生命科学的原理和方法，通过细胞或微生物的受控三维加工和组装，制造新材料、器件及生物系统。生物制造为微纳制造技术提供了一类全新的制造手段，扩展了传统制造领域的边界和范畴。

生物制造的本质是以生物作为完成制造过程的主体，在微纳米尺度通过生物的受控自组装自装配构成各种微结构。主要包括对DNA、蛋白质、多糖等生物大分子进行有序操纵；对微生物定向诱导或有序排列，利用其天然结构及功能开发新型功能材料；以及通过细胞受控组装，完成具有新陈代谢特征的生命体成型和制造。

微生物是地球上最古老的生命体，包括细菌、真菌、病毒等，种类繁多，形态与生物学功能各异，其个体大小从几十纳米到微米级，具有极强的生命力和适应性，能够以较低成本进行大批量培养，在微纳米加工领域具有极大的应用潜力。另外，利用微生物进行材料加工是低能耗、节约土地及自然资源、保护环境的绿色工艺过程，还可定向培育新品种，因此是天然的可用于纳米、微米及多层次跨尺度加工的“基本单元”。以微生物为分子组装的机器，以微纳米尺度的过程控制方法对其进行二维数字定位以及图案化排列或者三维微操纵，由此可设计创制出具有特定功能的新材料。其关键是以合适的方法控制微生物群体的定向运动与有序排列，进而才能够利用其天然生物学功能完成自装配、有序组装等过程。

目前能够用于生物制造过程控制的微纳米制造方法主要有机械作用喷射技术、直写技术、电纺丝技术等。而这其中大多数方法不能应用于对微生物活细胞的控制，主要是因为其控制条件不够温和，不能保证在整个控制过程中微生物个体的存活以及生物学功能的完整。

发明人提出了活体磁性微生物的新概念，是指人工构建的在外加磁场下可以进行趋磁性运动的活性微生物。它将可用于建立一种用磁场来控制微生物的生物制造过程控制方法，这在生物制造领域尚属空白。磁控方法相较于其他过程控制方法具有条件温和、可操作性强、精细程度高、能进行定向或定域控制、可以进行动态控制以及容易与其它过程控制方法结合使用等优点。

趋磁细菌是天然的磁性微生物。专利号US2006073540-A1的美国专利“Controlling of micro-object(s)involves modifying the orientation of magneticfield to modify the displacement path of magnetotactic bacterium”曾涉及到一种通过改变磁场取向从而对微米级的物体进行控制的方法，该发明建立了一种基于趋磁细菌的系统，即通过将微米级的物体与趋磁细菌偶联从而使该系统具有磁响应，进而运用磁场控制。但是趋磁细菌生物量小，必须在苛刻的条件下培养，并且不同生物制造过程对微生物功能和形态的要求各异，因此需要建立简便易行而又对不同菌种有广泛适用性的方法，来人工构建磁性微生物。申请日2002.10.11，申请号02130836.5的中国专利申请文件“以微生物细胞为模板的空心金属微粒及其制备方法”曾涉及到一种以微生物细胞为模板的空心金属微粒及其制备方法，它是利用不同几何外形的微生物细胞为模板，通过化学镀方法在其表面沉积金属层或合金镀层，来制备成轻质空心金属导电或磁性微粒，但是这种方法将使微生物致死，且其所制备的只能是金属微粒，而不能在生物制造领域进一步应用于组装生物材料、生物器件。专利号JP2005349254-A的日本专利“Moving a minuteobject(e.g.a microorganism)bound to or containing magnetic microparticles，comprises moving a magnetic probe to move the object on a substrate”曾涉及到一种利用磁针引导结合或含有磁性微粒的微小物体进行重排列的方法，该发明可用于研究细胞的行为或细胞与微生物间的相互作用等，但该发明没有涉及到在微生物表面或内部导入磁性微粒的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活体磁性微生物的制备方法。

实现本发明的技术方案是：

本发明提供的这种活体磁性微生物的制备方法，包括以下步骤：

(1)按常规方法活化培养待磁化微生物。