纳米金的生物修饰及其在细胞固定化技术中的应用

论文摘要

随着人类对能源需求的日益增加,由此所带来的能源危机一直以来备受科学界的关注。如何开发并高效利用清洁、环境友好、来源广的能源已经成为当前科学研究领域的重中之重。光合细胞可以通过清洁绿色的光合作用实现太阳光能的储存或转化,因此已经成为当前新能源研究中的热点课题之一。细胞包埋是一项能够提供微生物人工生长环境,使细胞能够在稳定可控的状态下生长,以延长存活时间的技术。所以细胞固定化技术已经成为光合细胞利用的关键技术。金纳米粒子具有催化活性高,良好的生物适应性和化学稳定性、以及生物选择性,易于修饰等优点,有利于构建生物适应性界面,对细胞表面进行修饰,实现功能化细胞包埋。在此基础再进行的二氧化硅的溶胶凝胶包埋法又能够为细胞的生长提供亲水的、生物适应性环境。本课题选用蓝藻门的聚球藻Synechococcus7942为研究对象,研究了细胞的性质、形态以及培养方法,并将纳米技术和溶胶凝胶包埋技术相结合构造多孔结构的生物适应性纳米金杂化层,实现聚球藻细胞纳米金生物杂化层-二氧化硅双层包埋,为细胞提供一个稳定的生长微环境,从而延长其存活时间、提高光合作用效率。论文的第一章为绪论,先介绍了金纳米材料的定义、特性。接着重点介绍自组装纳米金表面的制备以及细胞在不同修饰表面生长的研究,通过场发射扫描电镜和透射电镜证明了纳米金生物杂化表面具有生物适应性。最后介绍了二氧化硅溶胶凝胶包埋技术,以及构造一个多孔结构纳米金生物杂化层-二氧化硅溶胶凝胶双层包埋体系,通过不同比例的控制实现最佳包埋条件,利用激光共聚焦显微镜、氧电极、紫外分光光度计等表征手段测试细胞活性。结果表明聚球藻的生长时间能够达到60天。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 纳米金材料的简介
• 1.1.1 金纳米粒子的特性
• 1.1.2 金纳米粒子的表面化学
• 1.1.3 金纳米粒子的制备技术
• 1.1.4 金纳米粒子的应用
• 1.2 纳米粒子自组装
• 1.2.1 自组装的介绍
• 1.2.2 纳米粒子自组装方法
• 1.2.3 纳米粒子自组装的固定
• 1.2.4 生物分子诱导纳米粒子自组装
• 1.3 细胞固定化技术
• 1.3.1 聚球藻的介绍
• 1.3.2 聚球藻的培养及影响因素
• 1.3.3 细胞固定化技术及其应用
• 1.4 本课题的提出
• 1.4.1 本课题研究目的
• 1.4.2 本课题研究方案
• 第二章 金纳米粒子的制备和修饰
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 金纳米粒子和纳米金生物杂化层电镜表征
• 2.3.2 金纳米粒子和纳米金生物杂化层紫外光谱表征
• 2.4 本章小结
• 第三章 纳米金生物杂化表面制备
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂与仪器
• 3.2.2 实验方法与步骤
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 聚球藻表征
• 3.3.2 纳米金表面的表征
• 3.3.3 聚球藻在不同处理表面生长表征
• 3.3.4 纳米金生物杂化层包埋聚球藻细胞表征
• 3.4 本章小结
• 第四章 纳米金生物杂化层在包埋技术中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂和仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 2-吸附-脱附表征'>4.3.1 包埋材料的N₂-吸附-脱附表征
• 4.3.2 包埋细胞的扫描电镜表征
• 4.3.3 包埋细胞的透射电镜表征
• 4.3.4 聚球藻的染色分析
• 4.3.5 包埋后的聚球藻紫外分光光度法
• 4.3.6 包埋的聚球藻产氧量分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录