[發明專利]一種用于殺菌的螺旋藻基微米馬達的制備方法

有效

• 申請號: 201810412392.0
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108669091B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 董任峰;蔡躍鵬;王慶龍;王純
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: A01N65/03
• 分類號: A01N65/03;A01N59/16;A01P1/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明提出一種用于殺菌的螺旋藻基微米馬達的設計與制備方法，利用自然界中廣泛存在的生物材料螺旋藻，經過磁性四氧化三鐵納米粒子和單質金屬銀修飾，制備出磁驅動式螺旋微米馬達，并且利用微馬達具有可控高速運動的特點，實現對大腸桿菌高效的靶向接觸式殺滅。本發明中的螺旋藻基微米馬達，制備原料易得，價格低廉，適合工業化大規模生產，并且簡化了磁驅動螺旋馬達的制備工藝，進一步降低成本。

技術領域

本發明涉及微米馬達技術領域，尤其是涉及一種用于殺菌的螺旋藻基微米馬達的制備方法。

背景技術

微納馬達是指在外界各種能量(光、聲、磁、電、化學能等)的刺激下，尺寸為微米或者納米級別的，具有可控運動性能且可執行任務的微觀器件^[1]。它們如同一個個微小的運動可控的移動平臺，功能化修飾后，可在微米或納米空間內進行各種復雜而精確的任務，如檢測^[2]、控釋^[3]、凈化^[4]、靶向^[5]、醫療^[6]等等，其應用范圍涉獵非常廣泛。在眾多類型的微納馬達中，磁場驅動型微納馬達由于其可遠程操控，對生物體無毒害副作用，在生物醫學和環境學中應用潛力巨大。受到大腸桿菌等通過旋轉鞭毛產生定向運動的細菌的啟示,研究者開發了許多磁驅動的螺旋推動式微納米機器人，這類機器人包含螺旋型結構和磁性材料2種基本成分。通過實時調控電磁線圈電流的強度、頻率、相位及開關方式等,產生非均勻磁場，從而對磁性微納米機器人施加可控的磁力或磁力矩，就可以為微納米機器人提供動力和多自由度運動控制。進一步的，可將磁驅動微納馬達應用于水體殺菌，如研究者制備的Pd/Ni/Ag微米馬達^[7]，這種螺旋結構的馬達通過表面的納米銀與水體中的細菌直接接觸，破壞細菌的細胞膜，從而殺滅大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，并且Pd/Ni/Ag微米馬達通過運動極大提升與水體中細菌的接觸幾率，因此相對于靜態的殺菌處理，可大幅提高殺菌效率。

目前的螺旋式微納馬達在構建螺旋結構時通常會用到Au,Pd,Ti等貴金屬，制備成本很高，限制了其實際應用。從制備工藝上來講，主要有模板輔助電沉積法^[7]，掠射角沉積技術，自卷曲技術^[8]，三維激光直寫技術^[9]等，工藝十分復雜，成本高，并且只能微量制備，無法滿足大規模應用的需求。與此相對的，螺旋藻這種自然界中廣泛存在的微生物，其自有的螺旋結構使它滿足磁驅動微納馬達的基本條件，而且培養簡單，可大規模生產，成本低廉，對環境無毒無害，是制備磁驅動螺旋馬達的理想材料。我們在螺旋藻表面修飾一層四氧化三鐵磁性納米粒子，通過調整電磁場參數，就可以賦予螺旋藻基微米馬達運動能力。相對于傳統的納米銀殺菌材料，對細菌的處理是靜態的被動的，進一步對螺旋藻基微米馬達表面修飾一層納米銀殺菌劑，通過馬達的在水體中高速運動，實現與細菌更加迅速有效的接觸，從而對細菌進行高效殺滅。因此本發明相對于其他種類的磁驅動螺旋馬達，不僅成本更低，殺菌能力強，而且簡化了制備工藝，可滿足大規模生產的需要。

發明內容

本發明提出一種用于殺菌的螺旋藻基微米馬達的制備方法，利用自然界中廣泛存在的生物材料螺旋藻，經過磁性四氧化三鐵納米粒子和單質金屬銀修飾，制備出磁驅動式螺旋微米馬達，并且利用微馬達具有可控高速運動的特點，實現對大腸桿菌高效的靶向接觸式殺滅。本發明中的螺旋藻基微米馬達，制備原料易得，價格低廉，適合工業化大規模生產，并且簡化了磁驅動螺旋馬達的制備工藝，進一步降低成本。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種用于殺菌的螺旋藻基微米馬達的制備方法，包括：

步驟一，對螺旋藻進行水熱碳化處理，配體積比為14:1的水/戊二醛溶劑，取活體螺旋藻加入，于120℃烘箱中水熱碳化8小時,反應完畢,用水和乙醇各洗3次，備用；

步驟二，制備四氧化三鐵納米粒子，配制0.5M氫氧化鈉溶液10ml，配制含有0.008M氯化鐵和0.016M的硫酸亞鐵溶液10ml，將兩者混合，超聲反應1小時，將黑色沉淀水洗3次，備用；