[发明专利]反应器培养海绵或其细胞生产生物硅质材料的方法及装置

权利要求书

1.反应器培养海绵或其细胞生产生物硅质材料的方法，其特征在于：于反应器采用天然海水、投入常规的海绵饵料微藻培养海绵或其细胞，在反应器中设置有与水平方向成45-135度生长面的附着基，海绵或其细胞可沿生长面生长，在天然海水添加有硅烷偶联剂，硅烷偶联剂于天然海水中的摩尔浓度为10-100μM，利用海绵组织生长运动过程中抛弃部分原有骨骼的现象进行骨针收获，或在离体海绵细胞培养体系中进行生产骨针，得到生物硅质材料。

2.按照权利要求1所述方法，其特征在于：可以对得到生物硅质材料进行纯化，将所其中的骨骼残余物或海绵组织进行酸洗，去除有机质，得到具有特定化学修饰的海绵来源生物硅质材料；所述酸为浓硝酸或体积比为0.1-4∶1的浓硫酸与浓硝酸的混合酸，酸洗的处理温度为25-80℃，处理时间为0.5小时或0.5小时以上。

3.按照权利要求1所述方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为以原硅酸为基础的硅氧烷及其衍生物；具有一个硅碳键的硅氧烷及其衍生物；或其它具有与原硅酸发生聚合反应的硅烷衍生物。

4.按照权利要求1所述方法，其特征在于：所述原硅酸为基础的硅氧烷及其衍生物为四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷；具有一个硅碳键的硅氧烷及其衍生物为丙基三甲氧基硅烷或3-脲基丙基三甲氧基硅烷。

5.按照权利要求1所述方法，其特征在于：通过反应器培养海绵生产海绵来源生物硅质材料，进行生物硅质材料化学修饰，具体操作过程为，

1)将采集的野生海绵利用经过0.22μm滤膜过滤除菌的天然海水清洗表面，将表层污染物去除；

2)将清洗后的海绵用手术刀切成面积约为0.5-3cm×0.5-3cm的小块；

3)将步骤2)中切好的海绵小块转移进经过0.22μm滤膜过滤除菌并加入200-400mg/L庆大霉素的天然海水中，静置5-10分钟；

4)在反应器中加入经0.22μm滤膜过滤除菌的天然海水，其中添加有硅烷偶联剂，待用；

5)将步骤3)中经处理的海绵小块固定在反应器中的附着基上，在反应器中进行培养，培养温度15~23摄氏度；

6)加入终浓度10-30万cells/mL的微藻作为饵料。

6.按照权利要求1所述方法，参照常规的海绵细胞离体培养方法，建立海绵细胞离体培养系统，进行海绵来源生物硅质材料生产，其特征在于：具体操作过程，

1)将湿重1克的海绵组织利用含有摩尔浓度2-10mM乙二胺四乙酸的无钙镁海水进行离散，将所获得的细胞利用密度梯度离心方法收集原细胞富集层，调整至终浓度为5X10⁶cells/mL进行接种；培养基为经0.22μm过滤的天然海水加10-30μM的柠檬酸铁；培养温度18~23摄氏度；

2)在培养基中加入硅烷偶联剂进行培养，每两天至三天100％更换培养基1次；

3)第二十至三十天终止培养，收集培养所获得细胞聚集体；

4)按照权力要求4步骤4～6进行处理，收获海绵来源生物硅质材料。

7.按照权利要求1所述方法的装置，其特征在于：所述反应器为液升式插块培养反应器，

包括一容器，容器内底部设置有中空板，中空板上设置有小孔，中空板通过管路与水泵相连，培养海水经过水泵循环进入到中空板内部，从中空板表面分布的出水孔道向上流出；

中空板上放置有竖直的带有玻璃底座的细长玻璃针，用以固定海绵组织块，海绵组织插块通过玻璃针的固定排布于中空板上；

海绵组织固定于插块上，并能够在水流作用下沿着插块上的玻璃针向上生长；容器内设置有与气泵相连的进气管路，通过气泵对体系补气；

海绵组织自下向上生长，每周将海绵组织下方的剩余骨骼从附着基上剥离并收集。