[发明专利]一种可温度调控微藻细胞吸附的改性基底及制备方法

说明书

本发明公开了一种可温度调控微藻细胞吸附的改性基底制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：一、基底表面修饰可以生长自由基的化合物；A、将可以生长自由基的化合物完全溶解，得到可以生长自由基的化合物溶液；B、取洗净的基底置于反应器中，在平板基底上滴加步骤A所配制的溶液，然后将反应器置于无灰尘的环境下自然干燥，待基底表面的可以生长自由基的化合物膜干燥后，后用去离子水洗净，再将基底置于无灰尘环境下自然干燥得到可以生长自由基的化合物的基底；二、温敏单体预聚液的配制；三、温敏单体预聚液接枝到基底表面；四、获得温敏修饰的改性基底；本发明可广泛应用在能源、环保等领域。

技术领域

本发明涉及微藻生物膜培养领域，具体涉及一种可温度调控微藻细胞吸附的改性基底及制备方法。

背景技术

微藻是一类能实现光能自养的单细胞藻类，其因具有光合速率高、生长速度快、环境适应能力强、生物质用途广泛等优点，可用于高效固定二氧化碳缓解全球气候变暖，同时，微藻生物质可用于生产生物燃料从而缓解化石能源短缺的问题，被认为是第三代生物燃料的生物质来源。此外，微藻生物质也可用来生产药品、化妆品、保健品等高附加值的产品，具有良好的经济效益。针对目前微藻悬浮式培养存在的光衰减严重、采收脱水能耗高等问题，研究人员把目光投向了一种低水高密度培养方式——微藻生物膜式培养。对于生物膜培养，首先是将预培养藻液中游离微藻细胞接种在载体基质上，之后持续供给碳源和各种营养物质等，使藻细胞分裂增殖生物质积累，最终形成稳定的生物膜。微藻生物膜式培养具有较高的生物质密度，采收方便、高效节能、并且能与废水处理相耦合等优点，更有利于大力发展和推广。

微藻生物膜培养过程中，微藻细胞紧附着于基底表面是微藻生物膜形成的首要条件。虽然静态接种能够实现微藻细胞沉降到基底表面，但是用这种方法沉降到基底的微藻细胞会受到培养液流体的剪切而被流动带出，难以成膜。因此，微藻生物膜成膜过程采用的是流动吸附，然而，微藻细胞与基底之间的吸附力相对较弱，难以抵抗营养液流体的流动剪切力。综上所述，提高微藻生物膜在基质表面的附着牢固性成为微藻生物膜培养过程中的重中之重。

温敏水凝胶是一种自身理化特性会随温度改变的特殊物质，能够溶胀但不溶于水。热缩型水凝胶是其中一种，聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)水凝胶就是一种典型的热缩型水凝胶，由N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)经过聚合反应而得到。该凝胶分子结构中既有亲水部分(酰胺)也有疏水部分(异丙基)，当外界温度较低时，水分子与酰胺之间的氢键使得疏水基团周围形成稳定的束缚水分子的水合结构，分子链伸展，表面亲水；随着温度升高，特别是在经历相转变温度(Low Critical Solution Temperatrue，LCST)的过程中，水合结构被逐步破坏，酰胺与水分子形成的氢键逐渐转变为酰胺基之间的氢键，分子链收缩，使疏水性占主要地位。微藻在基底表面的吸附效果，不仅和微藻细胞表面、材料表面的亲疏水性有关，而且和材料表面微结构和溶胀度也有密切关系。传统的基底改性方式中，个体微小的藻细胞容易附着到经过改性的表面微结构内部，难以对残余微藻进行采收，同时也降低了这类改性基底的可重复利用性。因此，探索一种具有温度调控的强化微藻吸附的基底制备方法对于微藻生物膜培养技术的发展和推广具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出了一种可温度调控微藻细胞吸附的改性基底及制备方法。

本发明的技术方案是：一种可温度调控微藻细胞吸附的改性基底制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

一、基底表面修饰可以生长自由基的化合物

A、将可以生长自由基的化合物完全溶解，得到含有可以生长自由基的化合物的溶液。

B、取洗净的基底置于反应器中，在基底上滴加步骤A所配制的可以生长自由基的化合物的溶液，使其覆盖基底整个表面不溢出，同时滴加过程防止气泡的产生，然后将反应器置于无灰尘的环境下自然干燥，待基底表面的可以生长自由基的化合物的膜干燥后，将未反应的不参加反应的物质去除，后用去离子水洗净，再将基底置于无灰尘环境下自然干燥得到可以生长自由基的化合物膜的基底。