[发明专利]一种由柠檬色赤杆菌合成并自组装的生物纳米材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种由柠檬色赤杆菌合成并自组装的生物纳米材料及其应用。

背景技术

随着纳米技术的快速发展，纳米材料越来越受到人们的重视。我国的纳米材料发展的部署是结合环境、能源、生物医药等行业重点发展相关纳米技术。但我国纳米技术发展与国际相比，还存在一定的差距。纳米材料的基础研究、应用研究尚不够完善，尤其是在纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构材料体系等研究领域。

目前，国内外纳米材料的合成方法主要有两相法、反相微乳法、光化学合成法、电极电解法以及加热法、超声法等等，但是这些传统的合成方法具有种种难以克服的缺陷，如原料价格高，耗能高，反应条件苛刻或者难于规模化生产，同时化学合成方法往往需要前驱体，然而这些前驱体价格昂贵且可能具有毒性，并且化学合成方法都需要在高饱和度的溶液中进行，需要投加大量化学试剂导致成本较高，这些缺陷都极大的限制了化学方法的应用。与之相比，生物合成纳米材料具有清洁、反应条件温和、成本低、操作简单等优势，且生物合成的纳米材料具有良好的分散性、稳定性、生物相容性及可调节性等优点，现已成为国内外研究热点。但目前已发现的具有合成纳米材料的微生物种类很有限，而且已报道的应用生物方法合成的纳米材料主要集中于贵金属包括及金属硫化物纳米材料方面，如金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)及硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)等。

另一方面，磷作为一种有限的重要资源，目前陆地上已探明的可用磷资源将在几十年内被开采殆尽，因此磷的循环利用越来越受到重视。钙磷纳米材料作为一种回收磷的有效手段，并将其作为产品应用到环境、生物医药等领域开始受到研究人员的关注，但关于生物合成钙磷纳米颗粒的菌株报道更少，有文献报道一株沙雷氏菌Serratia sp.能够在不同的培养条件下可以合成不同粒径和特性的羟基磷灰石纳米颗粒。但该沙雷氏菌Serratia sp.只能在高饱和的溶液(P：5mM)以及生物缓冲液中产生钙磷纳米颗粒，并且此类钙磷纳米颗粒的产生并不是严格意义上的生物合成，而是一种生物降解过程。该沙雷氏菌Serratia sp.通过产生一种非典型性酸性磷酸酶来分解基质中的甘油磷酸钠从而释放出大量无机磷酸根离子，高浓度的磷酸根离子与钙离子在细胞表面或者胞外聚合物中形成羟基磷灰石纳米颗粒，然后将之应用于水溶液中放射性核素的去除。

因此，开发一种既能够降解废水中的污染物，又能在低浓度条件下合成纳米羟基磷灰石并进行自组装的生物合成方法具有十分重要的研究和应用价值。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种由柠檬色赤杆菌合成并自组装的生物纳米材料及其应用。

本发明是基于柠檬色赤杆菌(Erythrobacter citreus)X3-1411在高盐浓度水体除磷的研究中发现，该菌株具有自絮凝和自组装功能，能够在降解水体中污染物的同时，利用水体中的钙磷，合成生物纳米材料并进行自组装，实现了磷资源的循环利用。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

根据本发明的第一方面，提供柠檬色赤杆菌(Erythrobacter citreus)X3-1411在制备纳米材料中的应用；

上述柠檬色赤杆菌(Erythrobacter citreus)X3-1411已于2016年3月29日保藏于中国典型培养物保藏中心，地址：武汉市武昌珞珈山，保藏号：CCTCC M 2016156。

根据本发明的第二方面，提供一种由柠檬色赤杆菌合成并自组装的生物纳米材料，由柠檬色赤杆菌(Erythrobacter citreus)X3-1411在含磷水体中合成并经自组装制备而成。

所述含磷水体中，磷元素的浓度为0.3mM-1.3mM。

根据本发明的第三方面，提供上述生物纳米材料的制备方法，包括柠檬色赤杆菌(Erythrobacter citreus)X3-1411菌株活化的步骤，以及将活化后的菌株在含磷水体中进行培养及自组装的步骤。

上述制备方法中，所述菌株活化的步骤包括：将柠檬色赤杆菌(Erythrobacter citreus)X3-1411接种于LB培养基中，180～220rpm，20-30℃，活化培养18-30h；优选的，活化培养条件为200rpm，25℃，活化培养24h。

所述LB培养基的配方为：1％蛋白胨，0.3％酵母粉，陈海水配制。

上述制备方法中，所述培养及自组装的步骤包括：将活化后的菌株接种于含磷水体中，180～220rpm，15～30℃，培养42-54h；优选的，200rpm，25℃，培养48h。