[發(fā)明專利]一種金納米粒子的生物合成方法及應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2022-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN115651936A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇海佳;王耀強(qiáng);肖剛;王少杰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): C12P3/00
• 分類號(hào): C12P3/00;B22F1/054;C12R1/01;C12R1/145;C12R1/19
• 代理公司: 北京睿邦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11481
• 代理人: 方莉

本發(fā)明涉及一種金納米粒子的生物合成法，其包括以金離子作為金納米粒子前體，以為微生物為生物催化劑進(jìn)行金離子的還原反應(yīng)獲得金納米粒子；反應(yīng)條件溫和，環(huán)境友好、操作簡便易行等優(yōu)點(diǎn)，所合成的金納米粒子具有高生物相容性和催化活性。本發(fā)明制得的金納米粒子能夠應(yīng)用于增強(qiáng)產(chǎn)氫菌發(fā)酵制氫。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料的制備和生物制氫技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種金納米粒子的生物合成方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

由于較高的表面積，以及表面等離子體共振效應(yīng)(LSPR)，金納米粒子被認(rèn)為是一種有前途的催化劑。此外，基于金納米粒子化學(xué)穩(wěn)定性、高生物相容性等獨(dú)特的性質(zhì)，金納米粒子還廣泛應(yīng)用在藥物輸送，光熱療法，化妝品，生物傳感器等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。然而，目前的金納米粒子合成方法主要采取各種物理和化學(xué)法，化學(xué)法在合成過程使用各種有毒試劑或者后期應(yīng)用時(shí)安全問題無法得到有效保障，使得化學(xué)法并不綠色環(huán)保，限制了金納米粒子在各種生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，有必要開發(fā)合成低毒性，生物相容性高、環(huán)保的金納米粒子合成方法。

金納米粒子的生物合成是通過利用植物提取液或微生物還原金鹽離子溶液來實(shí)現(xiàn)的，該過程中植物提取液或微生物充當(dāng)還原劑的同時(shí)還充當(dāng)了穩(wěn)定劑和封端劑，不需要額外添加穩(wěn)定劑。金納米粒子的生物合成法基于其環(huán)保、非致病、經(jīng)濟(jì)，合成條件溫和等優(yōu)點(diǎn)而成為一種有前景的金納米粒子制備方法。

然而生物法合成金納米粒子的方法目前并不成熟，生物法合成金納米粒子的時(shí)間、溫度等因素均會(huì)影響金納米粒子的合成，并且生物法合成金納米粒子的尺寸和形狀仍需進(jìn)一步優(yōu)化(Ahmed S,Ikram S.Biosynthesis of gold nanoparticles:a greenapproach[J].Journal of Photochemistry and Photobiology B:Biology,2016,161:141-153)。因此有必要開發(fā)一種快速、簡便的金納米粒子生物合成方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題提供一種金納米粒子的生物合成法，該生物合成方法具有反應(yīng)條件溫和，環(huán)境友好、操作簡便易行等優(yōu)點(diǎn)，所合成的金納米粒子具有高生物相容性和催化活性。將該方法制備的金納米粒子與產(chǎn)氫菌構(gòu)成的混合體系進(jìn)行厭氧培養(yǎng)光發(fā)酵制氫，混合體系的氫氣產(chǎn)量顯著高于裸露丁酸梭菌光/暗發(fā)酵的氫氣產(chǎn)量。

為此，本發(fā)明第一方面提供了一種金納米粒子的生物合成方法，其包括以金離子作為金納米粒子前體，以為微生物為生物催化劑進(jìn)行金離子的還原反應(yīng)獲得金納米粒子。

根據(jù)本發(fā)明，所述生物合成方法包括制備金納米粒子的步驟，所述制備金納米粒子的步驟包括將作為金納米粒子前體的金離子與生物催化劑和還原反應(yīng)溶劑混合后進(jìn)行金離子的還原反應(yīng)，獲得含有金納米粒子的菌液；在所述含有金納米粒子的菌液中，金納米粒子以游離的金納米粒子的形式存在和/或以金納米粒子—生物催化劑雜化體的形式存在。

本發(fā)明中，所述金離子為能夠在水中解離出金離子的金酸和/或金鹽，其包括氯金酸、硫代硫酸金鈉和氯化金中的一種或幾種。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述金離子的工作濃度為0.25～2mmol/L，更優(yōu)選為0.5～1mmol/L。

本發(fā)明中，所述生物催化劑包括丁酸梭菌、丙酮丁醇梭菌、拜式梭菌，產(chǎn)氣腸桿菌和大腸桿菌中的一種或幾種。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述生物催化劑的工作濃度為OD600值為0.1～5。

優(yōu)選地，所述還原反應(yīng)溶劑包括細(xì)菌培養(yǎng)基、生理鹽水、磷酸鹽緩沖液和水中的一種或者幾種，更優(yōu)選為細(xì)菌培養(yǎng)基或生理鹽水；進(jìn)一步更為優(yōu)選地，所述細(xì)菌培養(yǎng)基包括強(qiáng)化梭菌培養(yǎng)基和培養(yǎng)腸桿菌的LB培養(yǎng)基。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述還原反應(yīng)的溫度為25-40℃，優(yōu)選為37-40℃。