[發明專利]能夠利用機械應力誘導細菌形貌伸長的材料及制備和應用

有效

• 申請號: 201710603897.0
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107481920B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 林柏霖;郭東亮;龔晉慷;姚遠;顏杉杉
• 申請（專利權）人: 上海科技大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C12N1/21;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王婧

本發明提供了一種能夠利用機械應力誘導細菌形貌伸長的材料及制備和應用。所述的能夠利用機械應力誘導細菌形貌伸長的材料，其特征在于，包括硅片以及形成于硅片表面的能夠利用機械應力誘導細菌形貌伸長的硅納米線陣列結構。本發明能夠實現利用機械應力誘導細菌形貌伸長。

技術領域

本發明屬于納米材料科學領域，具體涉及一類特殊形貌的硅納米線陣列結構。

背景技術

微生物的發酵以及生成生物質的分離是工業生物工程技術的重要組成部分。微生物的極小尺寸形貌(1-2μm)嚴重阻礙了微生物從發酵介質中的高效分離。傳統的分離方法包括高耗能和低效率的未過濾和持續離心以及低效率的重力沉降。細菌形貌工程可以將短小的細胞轉化為超長的絲狀細菌，并且已成為簡化下游分離的高效手段，且有利于體內物質的積累。

絕大多數的細胞具有細胞壁結構，用以維持細胞形狀并保護細胞免于滲透壓裂解和外界壓力。肽聚糖是細胞壁中主要的壓力承載成分，提供機械強度以對抗滲透壓和機械力。在不同的壓力下，細胞分裂受信號通路的調節，表現出球狀，長條狀等不同細胞形貌。在分裂過程中，有多個蛋白參與，包括PBP3，FtsZ，RodZ，MinCD等。通過轉基因生物工程，例如抑制PBP3活性，RodZ蛋白的過度表達，以及通過SulA的過度表達和MinCD激活來下調FtsZde的表達，可有效調控細胞形貌。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠利用機械應力誘導細菌形貌伸長的納米材料及方法，以解決細菌伸長技術單一的缺點，從而促進細菌形貌工程技術發展，提高下游生物工程的高效性。

為了達到上述目的，本發明提供了一種能夠利用機械應力誘導細菌形貌伸長的材料，其特征在于，包括硅片以及形成于硅片表面的能夠利用機械應力誘導細菌形貌伸長的硅納米線陣列結構。

優選地，所述的硅納米線的長度為5-8μm、直徑為80-110nm，其長度方向垂直于硅片表面，相鄰納米線頂端之間相互依偎，形成團簇，納米線的團簇之間相隔500-2500nm。

本發明還提供了上述的能夠利用機械應力誘導細菌形貌伸長的材料的制備方法，其特征在于，包括：清洗硅片、去除表面的氧化層、通過金屬輔助化學刻蝕在硅片表面形成能夠利用機械應力誘導細菌形貌伸長的硅納米線陣列結構。

優選地，所述的清洗硅片的具體步驟包括：將硅片浸泡于95％-98％以上的H₂SO₄和30wt％-40wt％H₂O₂以4∶1-3∶1體積比混合的溶液中，10-15分鐘后取出并用去離子水清洗3-5次，然后將硅片依次用丙酮、酒精和去離子水超聲清洗10-15分鐘。

更優選地，所述的硅片為提拉法制備的單晶晶圓片。

優選地，所述的去除表面的氧化層的具體步驟包括將清洗干凈的硅片浸泡于5％-10％HF中3-5min。

優選地，所述的金屬輔助化學刻蝕的具體步驟包括：將硅片用去離子水清洗后浸泡于鍍銀溶液55s-60s，取出后用去離子水沖洗，后放入含有4.8M-5M HF和0.3M-0.4M H₂O₂的溶液中18-20min，得到刻蝕后的硅片；將刻蝕后的硅片浸泡于濃硝酸中5-20min，以去除硅表面殘留的Ag納米顆粒，最后用去離子水清洗并用氮氣吹干，在硅片表面形成能夠利用機械應力誘導細菌形貌伸長的硅納米線陣列結構，即得能夠利用機械應力誘導細菌形貌伸長的材料。

更優選地，所述的鍍銀溶液含有4.8M-5M HF和0.01M-0.015M AgNO₃。

本發明還提供了能夠利用機械應力誘導細菌形貌伸長的材料的應用方法，其特征在于，包括：將轉移質粒的大腸桿菌細胞置于能夠利用機械應力誘導細菌形貌伸長的材料的表面，在室溫下培養18-24小時。