[发明专利]一种含高聚合度多聚磷酸盐的纳米碳材料及高聚合度多聚磷酸盐的制备方法

说明书

本发明公开了一种含高聚合度多聚磷酸盐的纳米碳材料的制备方法，包括如下步骤：(1)发酵活性菌株；(2)菌泥预处理；(3)高温烧制；(4)研磨，得到富含高聚合度多聚磷酸盐的纳米碳材料。将所述纳米碳材料经过，溶解抽提，冻干过程，得到混合的多聚磷酸盐粗品。本发明得到无内毒素、富含polyPsubgt;n/subgt;的生物纳米碳材料，具有高生物活性优点，可应用于医疗、日化、食品等领域；该制备工艺流程简单、提取效率高、生产成本低。

技术领域

本发明涉及生物功能材料技术领域，尤其是涉及一种含高聚合度多聚磷酸盐的纳米碳材料及高聚合度多聚磷酸盐的制备方法。

背景技术

多聚磷酸盐(polyphosphates，polyP_n)是一种由数十至数千个磷酸基团经高能磷酸键连接形成的线性无机多聚物(如图1所示)。polyP_n最初是在火山岩浆和深海中发现，高温使得磷矿脱水熔融形成polyP_n，后续研究发现polyP_n存在于所有生物体中，从细菌、真菌到高等哺乳动物体内polyP_n均发挥重要作用。1957年诺贝尔奖得主Arthur Kornberg教授发现polyP_n这种古老又保守的生物聚合物是由细胞内酶促反应合成，哺乳动物细胞中polyP_n聚合度约为60-100，原核细胞中polyP_n聚合度可达到1000。近年来，研究者发现这种无机多聚物在高等哺乳动物中有着多样的生理功能，高聚合度polyP_n不仅作为生物体中重要的生物能和磷酸基团供应者，还诱导细胞增殖分化、细胞钙化，促进血液凝结、骨骼再生。

德国约翰古登堡大学Werner E.G.Muller教授团队将polyP₄₀与Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺熬合，并添加胶原蛋白、海藻酸盐、水凝胶成分可制成膏体或固体支架，polyP_n成分的膏体可促进角质细胞生长并对伤口愈合、创伤修复有调节作用；polyP_n成分的支架可作为骨科植入物用于骨骼修复，并展现出更好的生物相容性、促成骨功效。此外，专利CN 103687582 B中公开了一种酵母细胞抽提高聚合polyP_n(n300)的方法并作为有效成分开发育发剂、化妆品、口腔清洁剂。

尽管polyP_n在医学以及生物科学研究中越来越重要，但该无机聚合物的合成与制备技术并不发达。化学合成polyP_n方法需高温熔融，得到低聚合度polyP_n(n10)，该工艺具有能耗大、成本高、产物聚合度低等弊端；生物合成polyP_n方法反应条件温和、生产成本低、可利用废弃磷源直接合成天然的高聚合度polyP_n(n10)。积磷小月菌工程菌(CN105368838 A)、约氏不动杆菌(CN 109022328 A)、转基因聚球藻(CN 106916775 A)、弗氏柠檬酸杆菌(CN 104531599 B)在好氧条件下可聚合胞外游离磷形成polyP_n储存在体内，但专利中未说明polyP_n的聚合度以及polyP_n的分离制备方法。酵母细胞(CN 103687582 B)中抽提polyP_n可得到聚合度20-300的混合产物，但制备得到的polyP_n提取液中含有酵母细胞构成成分，包含酵母胞内蛋白质或其他内毒素成分。

虽然polyP_n作为重要的多功能生物分子，但经济、环保制备无内毒素polyP_n的工业化生产方法还未建立，对polyP_n复合生物碳材料生产未有报道。亟待于制备天然的高聚合度多聚磷酸盐材料，并应用医疗、日化、食品领域。

发明内容