[发明专利]铕-天然聚糖掺杂活硅藻高效发光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铕‑天然聚糖掺杂活硅藻高效发光材料及其制备方法。向生长良好的藻细胞培养液中少量多次的添加铕‑天然聚糖，尽可能减少对硅藻活性的损害。活硅藻以细胞分裂的方式进行繁殖，母体硅藻从培养基中吸取营养物质后先沉积在囊泡，然后母硅藻分裂为两个子硅藻。子硅藻的细胞壁，由来自母体硅藻的原生物质组成的表壳和由来自培养基的物质组成的表壳组成。将铕‑天然聚糖整合到活硅藻硅质壳的两个壳面中至少需要两个细胞周期。另外活硅藻作为一种天然的生物多孔材料，铕‑天然聚糖会封装在硅藻孔道中，将进一步增强荧光特性。

技术领域

本发明涉及一种基于铕-天然聚糖掺杂活硅藻而获得高效发光生物材料及其制备方法。

背景技术

藻类利用太阳能进行光合作用，是世界上光能利用最成功、光能利用率最高的有机体。硅藻大多通过细胞分裂的方式进行繁殖，易于培养，方便控制藻细胞的纯度，大多是由非晶二氧化硅组成，还含有多胺和硅蜡蛋白的有机成分。最近，甚至检测类霉菌孢素氨基酸在320nm-340nm之间存在紫外吸收，保护细胞免受紫外线照射。藻类高效利用阳光的最大秘密在于其外壳，硅藻外壳是由结构极为复杂精密的二氧化硅组成纳米级的丝网状结构。这种独特的天然多孔纳米结构及光子晶体特性，使硅藻在光子学、荧光传感、紫外防护等领域引起许多研究人员的关注。

以镧系元素合成的镧系络合物因其高效的发光特性而成为研究热点。在这些由镧系元素所形成的离子中，Eu³⁺离子由于其丰富的能级和4f电子跃迁的特殊性能可产生高光致发光、高量子产率。近年来，我们课题组也致力于研究镧系络合物，发现镧系元素对紫外线的防护方面有很大的潜力。研究发现，铕络合物中的能量可由第一配体：1，10-邻菲罗啉(PHEN)、4，7-二苯基-1，10-邻菲罗啉(BATH)、2，2-联吡啶(BIPY)和三苯基氧膦(TPO)的三重激发态(T₁)到第二配体：乙酰丙酮(ACAC)、二苯甲酰甲烷(DBM)、甲基苯骈三氮唑(TTA)和苯甲酰丙酮(BA)的T₁态，再到Eu³⁺离子的⁵D₀激发能级转移。通过这些能级转移激发铕络合物发红光，并在200-400nm范围内吸收部分紫外光线。镧系络合物成为研究紫外防护领域有吸引力的材料。

发明内容

本发明利用活硅藻细胞分裂的生物自硅化过程，提供了一种基于铕-天然聚糖掺杂活硅藻而获得高效发光材料的制备方法。在硅藻细胞生长分裂时，加入铕-天然聚糖，络合多糖团聚体是因为多糖具有良好的生物相容性，有益于参与到硅藻细胞壁的形成，从而铕-天然聚糖作为吸收和转换紫外光的关键成分融入活硅藻，制备出类似一种“木乃伊”的生物杂交体。该新材料相比于硅藻自身大大增强了紫外吸收，同时具备优异的发光性能。

本发明采用如下技术方案：

一种铕-天然聚糖掺杂活硅藻高效发光材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)发光活硅藻的掺杂：在藻细胞稳定增长时，依照少量多次的原则加入铕-天然聚糖：选择培养箱光照情况下，将按照藻种：培养基＝1：(1-5)体积比例培养的活硅藻从冷光源培养箱取出放进超净台，按照每50ml藻种滴加1×10^-4moL/L-1×10^-3moL/L的铕-天然聚糖50μL-200μL，边滴加边振荡，用酸碱调节pH 6.5-8.5，铕-天然聚糖每隔6-10小时滴加一次，并定时震荡摇晃培养瓶，在15℃-30℃的环境中，以(12-24)h：(12-0)h的明暗循环培养活的硅藻，光照：2000Lx-3000Lx；

(2)铕-天然聚糖掺杂活硅藻高效发光材料的获取：重复步骤(1)3-25天后，取活硅藻悬浮液经处理后即可获得杂化发光活硅藻。

所述的制备方法，铕-天然聚糖加进培养基后，利用活硅藻分裂的生物自硅化原理，藻细胞类似一个培养皿，分裂成上下壳，重新形成另一半壳，铕-天然聚糖参与藻细胞细胞壁的形成，从而制备高效发光材料。