[發明專利]一種篩選高效吸附微藻的載體材料的實驗方法

在審

• 申請號: 201810182025.6
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN110160916A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 崔巖;成家楊;袁文橋;李靜
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: G01N13/02
• 分類號: G01N13/02;G01N25/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 牟炳彥

1.一種篩選高效吸附微藻的載體材料的實驗方法，其特征在于：包括以下步驟，

①制備微藻藻膜，

將培養至對數期末期的微藻細胞，用醋酸纖維濾膜(≤0.45μm)對藻液(10⁶/mL)進行抽濾過膜，令其在濾膜上形成厚200μm-250μm的藻膜，室溫風干，得到穩定微藻藻膜；

②將步驟①得到的藻膜和清潔的載體材料分別取樣品放置于接觸角測量儀內，用微量進樣器將檢測液體分別垂直滴在藻膜樣品和載體材料樣品表面，靜置檢測液體液滴20s后測定藻膜樣品和載體材料樣品表面的接觸角，進行接觸角測量；

③采用基于接觸角法的Lifshitz-van der Waals/acid-base approach(LW-AB)方法計算藻細胞和載體材料的表面能參數，所述計算方式闡述如下，

用γ代表總表面能，則可分為兩部分，如式(1)：

γ＝γ^LW+γ^AB (1)

γ^LW為Lifshitz-van der Waals分量，是非極性部分；γ^AB是極性部分，又包含Lewis酸分量γ⁺和Lewis堿分量γ^-，關系如式(2)：

將公式進行處理，得到兩相的作用關系如式(3)：

將Young方程γ_S-γ_SL＝γ_Lcosθ(γ_S、γ_SL、γ_L分別表示固體、固液、液體的表面自由能；θ是接觸角)和式(3)結合則得到式(4)：

利用三種表面能參數已知的檢測液體，分別測定它們在藻膜和載體材料表面的接觸角θ，即可根據公式(4)計算得到微藻和載體材料的各表面能參數。

④利用步驟③中得到的微藻和載體材料的表面能參數，通過熱力學模型計算得到吸附過程的能量變化，通過模型預測微藻細胞在載體材料表面的吸附效果，

計算方式及預測原理闡釋如下：

微藻吸附在載體表面的過程會引起發生相互作用的兩個表面的自由能發生變化，通過熱力學公式表述如下：

ΔG_adh＝γ_ms-γ_ml-γ_sl (5)

ΔG_adh是吸附自由能；γ_ms是載體材料和微藻之間的界面自由能；γ_ml是微藻與液體之間的界面自由能；γ_sl是載體材料和液體之間的界面自由能。ΔG_adh亦由兩部分組成，和如式(6)：

其中，

根據公式(6)-(8)，結合步驟③中得到的表面能參數，計算得到微藻和載體材料相互作用系統的吸附自由能變化(ΔG_adh)。該自由能的變化越小，微藻和載體材料之間的吸附越容易發生，由此預測微藻細胞在不同載體材料表面的吸附結果。

2.根據權利要求1所述的一種篩選高效吸附微藻的載體材料的實驗方法，其特征在于：所述的微藻包括但不限于柵藻、微擬球藻、葡萄藻、小球藻、三角褐指藻、杜氏鹽藻，所述的載體材料包括但不限于有機高分子材料以及金屬材料。

3.根據權利要求1所述的一種篩選高效吸附微藻的載體材料的實驗方法，其特征在于：步驟②中為保證接觸角的重現性，藻膜和載體材料均重復測量3次，每次隨機測量5個座滴，共得到15個座滴接觸角，取平均值作為該檢測液在樣品表面的接觸角。