[发明专利]介孔纳米粉体羟基磷灰石的微生物催化合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种介孔内米粉体羟基磷灰石(HAp)的微生物催化合成方法。

背景技术

近年来，关于纳米羟基磷灰石的制备方法的报导很多，主要有干法合成和湿法合成。而实验室合成方法中应用最广泛的是湿法合成，主要包括沉淀法、溶胶-凝胶法、水热反应法、模板法等。但是现有方法制备的颗粒团聚严重，活性低，制备工艺复杂且成本高，应用效果较差，难于推广应用。HAP超细粉体的合成方法已在国际上取得了一些进展，但多数方法还处于实验室阶段，如何选择不同的制备条件，控制HAp粉体的形态和粒径，进行大批量生产，以满足生物医学对羟基磷灰石超细粉体的需求，仍是一个需要大量科学工作者努力的方向。

纳米结构与功能关系的研究是纳米生物技术的基础和依托核心，以复杂介孔结构纳米微粒作为抗癌药物和基因转移载体，比表面积大、生物活性高、表面活性中心多，可以进行纳米组装复合，将抗癌药物、DNA和RNA等基因治疗分子包裹在纳米颗粒的介孔之中或吸附在其表面，可以调节控制释药速度、增加生物膜的透过性、改变在体内的分布，提高生物利用度、难溶药物的溶解率、吸收率和药物疗效。研究表明，以微生物活体细胞为反应器，合成的介孔HAp/protein纳米复合粉体药物载体具有开放的生物骨架螺旋结构和蠕虫状狭缝孔道有序介孔结构，介孔孔径分布范围宽2-40nm，HAp的颗粒平均尺寸为5-20nm，蛋白质含量高达30.85％，不需要除去模板，颗粒表面带正电荷，能发射紫红荧光，具有左旋光性能和较强的疏水性，并具有良好的细胞亲和性、生物降解性和生物相容性，易于在其表面耦联特异性的靶向分子，实现基因治疗的特异性，通过成分控制和结构设计及结晶度的控制调节，生物降解的速率可以控制，并可降解成人体细胞正常代谢物质，无毒副作用。应用微生物技术研究开发新型纳米无机载体材料，改造、替代传统化学制备技术，加快医用纳米生物材料产品的产业化是当代医用生物材料工业的一个重要发展方向。

模拟生物矿化也是近几年最前沿的研究领域，微生物催化绿色合成新技术是以微生物学和纳米技术相结合来绿色合成纳米生物材料的新兴交叉学科，Nature和Science等顶级国际期刊上近年来连续载文报道。微生物是地球生物中最具多样性和最具适应能力的生物形式，微生物活体细胞本身具有特殊精美的纳米网状结构和组装方式，由于微生物活体细胞的细胞壁、细胞间隙和细胞导管内有各种亲水介质存在，如细胞膜亲水表面、细胞壁纤维素多糖羟基体系及各种糖蛋白亲水基团，均可诱导许多人体所需或能够代谢的无机元素(如磷、钙、硅、铁、锌、镁、锰、钛、锶、硒、铜等)，在微生物活体细胞上进行生物矿化，自组装形成各种复杂纳米结构体，通过选择不同微生物细胞结构和培养条件能精确调控无机物的纳米结构形态，利用微生物细胞壁上关键酶的高效催化反应，可在常温常压下用无机物来复制刻录微生物细胞的精美纳米结构，生物对无机晶体的成核、形貌及结晶学定向等具有较好的控制。由于微生物细胞结构形貌的多样性、传代生长速度快、培养可控性、生产成本低，微生物细胞上有许多纳米微孔和生物性质的表面功能区域(亲脂性)，易进行基因突变、克隆重组及高效表达，并易与药物或基因结合，是合成有应用价值的无机介孔纳米粒药物载体有效的模板剂。微生物催化绿色合成新技术为发展高效、安全、无毒的新型纳米无机载体材料提供了新的途径，它不但可以提供大量廉价的纳米材料合成的模板剂，革新纳米材料合成的传统工艺，合成目前不能生产的，或用化学法生产较困难的，性能优异的新型纳米结构材料；而且反应条件温和易控制，工艺简单，多为常温、常压、低能耗、专一性强、选择性好、重复性好、效率高；生产成本低，产品质量高；无环境污染；投资较小易产业化。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种介孔纳米粉体羟基磷灰石(HAp)的微生物催化合成方法，以较低的成本制得高生物活性的介孔HAp纳米微粉。

本发明的介孔纳米粉体HAp的微生物催化合成方法步骤如下：

(1)在100-200m水中加入20-50g/L天然微生物表面活性剂及糖助剂30-60g/L，室温搅拌20-50分钟，然后在25-35℃培养0.5-1小时，形成发酵乳化液A；

(2)在步骤(1)得到的发酵乳化液A中加入0.3-0.6mol/L含钙无机盐溶液40-80ml，常温下搅拌0.5-1个小时后，得到溶液B；