本發(fā)明屬于細(xì)胞表面工程，具體涉及一種能提高生物量積累的單寧酸-鐵(iii)(ta-fe3+)包覆小球藻的制備方法。

背景技術(shù)：

1、微藻生物質(zhì)作為生物燃料的原料被廣為研究。微藻生物量的增加對(duì)微藻生物燃料商業(yè)化具有重要意義。其中微藻固碳技術(shù)，作為近年來的一種生物能源創(chuàng)新，其特點(diǎn)在于既能實(shí)現(xiàn)co2的有效減排，又可作為可再生能源的可靠來源。因此，推動(dòng)微藻固碳技術(shù)的發(fā)展，不僅是對(duì)新能源開發(fā)領(lǐng)域的積極探索，更是對(duì)環(huán)境治理領(lǐng)域的有力貢獻(xiàn)。天然水的ph值一般在6.5～8.5之間，水中的碳酸化合物主要以hco3-的形式存在，通過提高微藻對(duì)hco3-的利用率，可以增加微藻的固碳效率。在本發(fā)明中，通過小球藻細(xì)胞表面包覆，并提高h(yuǎn)co3-的利用率，增加細(xì)胞生物量。

2、frank?caruso研究組提出了天然多酚和鐵(iii)形成的配合物可以在無機(jī)、有機(jī)等模板表面快速成膜，并且具有ph響應(yīng)性與較好的細(xì)胞相容性[science?2013,341,154]；insung?s.choi研究組選擇單寧酸和鐵(iii)復(fù)合物作為酵母細(xì)胞表面的保護(hù)層，通過細(xì)胞的外殼的形成與降解調(diào)控細(xì)胞周期[angew.chem.int.ed.2014,53,12420]。由于藻細(xì)胞在全球暖化與第四代生物燃料生產(chǎn)技術(shù)中具有重要作用，所以本發(fā)明選擇天然多酚單寧酸(ta)和fe3+作為小球藻細(xì)胞表面的仿生外殼。其中，單寧酸的酚羥基結(jié)構(gòu)使其具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在不同的模板上都具有很強(qiáng)的吸附能力，可以快速地與蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)相結(jié)合，使其物理化學(xué)行為發(fā)生變化，也可以與多種金屬離子(如fe3+)發(fā)生絡(luò)合和靜電作用形成復(fù)合物，并且單寧酸具有抗氧化的能力，可以捕捉自由基等性質(zhì)。通過層層自組裝的技術(shù)方法在小球藻細(xì)胞表面包覆一層ta-fe3+外殼，這層外殼既可以增加細(xì)胞表面的韌性，保護(hù)小球藻細(xì)胞，又可以提高外源hco3-的利用率，增加小球藻細(xì)胞的生物量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種包覆小球藻的制備方法及其在生物量積累中的應(yīng)用。其選擇生物相容性較好的ta-fe3+作為仿生外殼，結(jié)合ta-fe3+仿生外殼的特性與保護(hù)作用，進(jìn)而提升小球藻細(xì)胞的生物量積累性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種能提高生物量積累的ta-fe3+包覆小球藻的制備方法，包括如下步驟：

4、1)小球藻細(xì)胞的培養(yǎng)：選擇小球藻作為包覆模板，利用bg-11培養(yǎng)基在光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，當(dāng)小球藻細(xì)胞數(shù)目達(dá)到對(duì)數(shù)生長期時(shí)，收集小球藻細(xì)胞進(jìn)行包覆實(shí)驗(yàn)；

5、2)采用滅菌的去離子水對(duì)對(duì)數(shù)生長期的小球藻細(xì)胞進(jìn)行清洗，然后離心收集，最后將小球藻細(xì)胞分散得到小球藻細(xì)胞懸浮液；

6、3)將10～20μl?ta水溶液加入到0.9～1ml小球藻細(xì)胞懸浮液中，混合反應(yīng)10～20min；再加入10～20μl?fecl3·6h2o水溶液混合10～20min，隨后加入0.5～1ml?3-(n-morpholino)丙磺酸緩沖液穩(wěn)定10～20min，形成穩(wěn)定的ta-fe3+殼層，用去離子水洗滌三次，去除殘留的ta和fecl3，得到由ta-fe3+包覆的小球藻細(xì)胞，即為ta-fe3+@chlorella。

7、進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟1)中，在光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)的條件為：溫度為25℃，每天光照時(shí)間和黑暗時(shí)間各12h，光照強(qiáng)度為2000～3000lux。

8、進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟2)中，所述得到的小球藻細(xì)胞懸浮液的od750值為2.0～2.4。

9、進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟3)中，所述ta水溶液的濃度為10～50mg·ml-1。

10、進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟3)中，所述fecl3·6h2o水溶液的濃度為4～20mg·ml-1。

11、進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟3)中，所述3-(n-morpholino)丙磺酸緩沖液的ph為7～8，濃度為15～25mm。

12、上述任意一項(xiàng)所述的制備方法制備的ta-fe3+包覆小球藻的培養(yǎng)方法，其特征在于，包括如下步驟：向滅菌的培養(yǎng)瓶中加入tap培養(yǎng)基，隨后加入ta-fe3+包覆的小球藻和nahco3溶液混合培養(yǎng)。

13、進(jìn)一步的，上述的培養(yǎng)方法，所述nahco3溶液的濃度為0～15mg·ml-1。

14、進(jìn)一步的，上述的培養(yǎng)方法，培養(yǎng)體系ph范圍為6～9。

15、本發(fā)明的有益效果為：

16、1、本發(fā)明提供了一種ta-fe3+包覆小球藻的制備方法，且本方法的操作簡單、效率高。以小球藻細(xì)胞為研究對(duì)象，ta-fe3+為包覆材料，構(gòu)筑的仿生外殼對(duì)小球藻細(xì)胞活性的影響較小，具有較高的生物相容性，這種仿生外殼能夠?qū)?xì)胞起到物理保護(hù)作用，使小球藻細(xì)胞免受外界不利因素的干擾。

17、2、以碳酸氫鹽作為溶解無機(jī)碳的代表，與天然的藻細(xì)胞相比，本發(fā)明構(gòu)筑的細(xì)胞結(jié)合體有效地提高了碳酸氫鹽的利用率，通過測(cè)定天然小球藻細(xì)胞與仿生外殼細(xì)胞結(jié)合體干重產(chǎn)量，發(fā)現(xiàn)包覆后的藻細(xì)胞生物量積累明顯提高。所以利用構(gòu)筑外殼和小球藻細(xì)胞之間的協(xié)同作用可以促進(jìn)生物量的積累，該技術(shù)方法可以為生物燃料的開發(fā)提供新的途徑。

技術(shù)特征：

1.一種能提高生物量積累的ta-fe3+包覆小球藻的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中，在光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)的條件為：溫度為25℃，每天光照時(shí)間和黑暗時(shí)間各12h，光照強(qiáng)度為2000～3000lux。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述得到的小球藻細(xì)胞懸浮液的od750值為2.0～2.4。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述ta水溶液的濃度為10～50mg·ml-1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述fecl3·6h2o水溶液的濃度為4～20mg·ml-1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述3-(n-morpholino)丙磺酸緩沖液的ph為7～8，濃度為15～25mm。

7.權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的制備方法制備的ta-fe3+包覆小球藻的培養(yǎng)方法，其特征在于，包括如下步驟：向滅菌的培養(yǎng)瓶中加入tap培養(yǎng)基，隨后加入ta-fe3+包覆的小球藻和nahco3溶液混合培養(yǎng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述nahco3溶液的濃度為0～15mg·ml-1。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的培養(yǎng)方法，其特征在于，培養(yǎng)體系ph范圍為6～9。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于細(xì)胞表面工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能提高生物量積累的TA?Fe<supgt;3+</supgt;包覆小球藻的制備方法。本發(fā)明以小球藻細(xì)胞為包覆對(duì)象，金屬復(fù)合物單寧酸?鐵(III)(TA?Fe<supgt;3+</supgt;)為包覆材料，這層外殼對(duì)小球藻細(xì)胞的生理活性影響較小，具有良好的生物相容性。相比于天然小球藻細(xì)胞，在小球藻細(xì)胞表面包覆形成TA?Fe<supgt;3+</supgt;仿生外殼，可以顯著地提高細(xì)胞在惡劣環(huán)境中的生存能力和穩(wěn)定性，而且通過外殼與細(xì)胞之間的協(xié)同作用可以有效地提高環(huán)境中HCO<subgt;3</subgt;<supgt;?</supgt;的利用率，進(jìn)而提高藻細(xì)胞的生物量積累，為生產(chǎn)清潔能源提供新的解決方案和可能性。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇東悅,于國秋,韓瀧樟,馮佳琪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：遼寧大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9