几种微生物合成金纳米材料的研究

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1、中文摘要中文摘要陋名l几种微生物合成金纳米材料的研究【关键词1金纳米结构微生物细菌真菌生物合成生物吸附生物还原【正文l纳米材料在生物医学、光电子学、磁学、催化等领域有着重要的应用价值。纳米材料的传统制备法主要包括物理和化学法，但是这些方法都耗能而且会造成环境污染。因此，目前使用生物方法来制备和组装纳米结构材料的研究引起了广泛的关注。各种不同微生物包括细菌、放线菌和真菌都可以合成金、银、硫化镉、硫化锌以及磁性氧化铁等纳米结构材料。本文选用了细菌包括紫色光养菌(G-)R．capsulata、大肠杆菌(G．)(E．C

2、oliATCC9372)、枯草芽孢杆菌(G+)(BacillussublitisArCC25922)和混合细菌硫酸还原菌(G．)(Sulfate．reducingbactedaSRB)以及一株真菌尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporum)为还原剂，在无其它电子供体和附加吸附剂或表面活性剂的情况下，制备了金纳米结构材料，探讨金纳米结构的形成和生长机制，研究纳米材料的性质，考察了微生物在生物合成过程中所受到的影响，以期为生物合成金纳米结构基础性研究和进一步应用提供有益的探索，微生物合成金纳米材料反应过程简单，

3、是一种清洁能耗低环境友好的方法，论文的主要工作分以下几个方面：1．通过紫色光养菌R．capsulata与氯金酸溶液共孵育，经历了生物吸附和生物还原两个阶段，制备了金纳米粒子。生物吸附过程很快，在15．30分钟内完成；生物还原过程较慢，要经过72小时左右的反应，纳米粒子合成的位点分别是在细胞外(15-20rim)、细胞壁表面内外层(15．25nm)、细胞内(5—15rim)。而且通过调节初始pH值的HAuCl4水溶液，可控的制备球形颗粒和一定数量的三角形、截三角形等金纳米片。微生物可以提供大量可以与金属离子成键的

4、功能团，通过离子键或共价键将金属离子吸附于生物体表面。提供功能团的生物聚合物主要有：蛋白质、核酸和多糖，这些生物高聚物为微生物表面提供多种可离子化的功能团如羧基、氨基、昧唑基、磷酸基、巯基、硫酸基和羟基等，与氯金酸根成键，使之吸附于细胞表面。细菌的比表面积比较大，表面电负性基团为金纳米粒子的形成提供了良好的成核位点。当氯金酸根吸附到细胞壁上，Au(ⅡI)易被这些生物基团所还原，成为Au(O)。Au(O)很快与这些基团以化学计量的比例结合，然后细胞壁就可以作为模板，进行下一步的异相成核沉积，生成一定形貌和尺寸的金

5、纳米粒子。部分氯金酸可以通过细胞壁和细胞膜进入细胞内部：Au(Ⅲ)通过渗透进入细胞壁和载体蛋白的作用跨膜运输进入细胞内，细胞质有丰富的生物分子如脂类、糖类、氨基酸、核苷酸及其衍生物、多糖、蛋白质、脂蛋白和RNA等，可以使氯金酸很容易被还原，在体内生成大量的金纳米粒子。I东南大学博士学位论文2．提出了一种简单的利用紫色光养菌R．capsulata的细胞提取物合成金纳米材料的方法，制备了网络状金纳米线的结构：以细菌提取液中的蛋白质为还原剂，在不添加任何额外的表面活性剂或吸附剂的条件下，在室温下反应，通过改变氯金酸的

6、加入量，制备了网络状金纳米线。利用凯氏定氮法和聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法分析，得到了细菌提取液中存在68．4％蛋白质，其中有五种分子量的蛋白质，为氯金酸提供了还原剂和包覆剂，参与到金纳米材料的合成过程中。3．利用平板计数、流式细胞仪和PCR技术对生物合成中紫色光养菌R．capsulata所受的生物影响做了研究，对包括其存活率、细胞形态、结构、光反应中心蛋白基因等方面的影响进行了分析。说明生物合成反应后，细菌保持良好的存活率，也说明了活细菌在生物合成中起重要作用。4．利用两种常见的细菌大肠杆菌(G)(E．Coli，

7、√气I℃C9372)和枯草芽孢杆菌(G+)(Bacillussublitis，ATCC25922)制备金纳米粒子，所生成的粒子位点是细胞壁表面和细胞内，而细胞外没有生成纳米粒子。在pH3、2．4mM的氯金酸浓度下，99．1％Au(III)离子Ck肠杆菌)和95．1％Au(ⅡI)离子(枯草芽孢杆菌)都可以通过生物吸附和还原作用回收，生成金纳米粒子，从超薄切片的TEM照片观察，对G+菌来说，分布于细胞壁上的纳米粒子比较明显，平均粒径为17．9rim，胞内可观察到的纳米粒子较少，平均粒径为7．8nm；对G-菌来说，金

8、纳米粒子明显分布于细胞壁表面(14．9rim)和胞内(6．4rim)。通过平板计数法得到细菌存活性良好。通过对这两种分属于G-和G+的细菌进行研究，有助于进一步了解生物合成作用的机制，而且两种菌是易于培养、生长周期短的常见菌种，有利于大规模生产纳米粒子和生物技术应用。5．对混合细菌硫酸还原菌(G-)(Sulfate-reducingbacteria，SRB)和一株真菌尖孢镰刀菌(Fus