[发明专利]微生物载体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固定化生物领域，特别是涉及一种微生物载体及其制备方法。

背景技术

固定化生物技术(Immobilized Biotechnology)是从20世纪60年代开始 迅速发展起来的一项新技术，它是通过化学或物理的手段将游离细胞或酶定位于 限定的空间区域内，使游离细胞或酶保持活性并可反复利用。固定化生物技术具 有微生物密度高、反应迅速、微生物流失少、产物易分离、反应过程易控制的优 点，是一种高效低耗、运转管理容易和十分有前途的废水处理技术。近20年来， 固定化生物技术发展迅速，已取得阶段性成果，尤其是在美国和日本已经出现具 有一定规模的工业实例。

固定化生物技术中，所用的微生物在外可每个凝胶珠都可以看成是一个小的 生物反应器，由于缩短了扩散距离，转化率明显提高，反应结束后细胞还可以回 收并重复使用。固定化生物技术的作用方法大致有吸附法、共价结合法、交联法 和包埋法四大类。目前采用最多的是吸附法和包埋法。采用吸附法将微生物固定 到载体上的时候，很难使微生物稳定地固定到载体上，从而运行过程中有脱落的 可能，而且抗冲击力相对较差。包埋固定法不存在固定不牢导致的脱落和抗冲击 性差等问题，对于底物和产物是小分子的体系十分适合，这一方面高分子网络具 有明显的优势。但目前的高分子网络的交联度越高，材料稳定性越好，所形成载 体的强度和稳定性就越好，但其扩散行为却急剧下降，因此现有的微生物载体难 以兼顾材料的稳定性、微生物和/或酶的活性和扩散行为。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种微生物载体及其制备方法，是一种具有互 穿网络结构的微生物载体，不但可保证材料的稳定性，且可以保证所承载微生物 和/或酶的活性和扩散性。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明实施例提供一种微生物载体，该载体为通过聚合反应制备的具有互穿 网络结构的水凝胶材料，所述水凝胶材料由主体网络部分和互穿部分所组成，其 中所述主体网络部分为由水溶性自由基聚合单体经自由基聚合形成的主体网络； 所述互穿部分由具有相互作用基团的水溶性或水分散性高分子以线性或物理交 联形式存在形成互穿网络。

本发明实施例还提供一种微生物载体的制备方法，包括：

按下述的配比取制备微生物载体的各原料：

能自由基聚合的水溶性单体     3～30wt％

水溶性或水分散性高分子       0.001～10wt％

自由基聚合引发剂             0.01～1.5wt％

交联剂                       0.01～3wt％

微生物和/或酶                0.2～10wt％

水                           45.5～95wt％；

将能自由基聚合的水溶性单体、水溶性或水分散性高分子、微生物和/或酶、 水、交联剂和自由基聚合引发剂组分加入容器中，混合均匀，在0～50℃的恒温 条件下放置2分钟～2小时后，把聚合形成的水凝胶材料从容器中取出，切成立 方体状，即得到微生物载体。

从上述本发明的技术方案中可以看出，本发明实施例中通过在微生物载体内 部及表面由水溶性自由基聚合单体经自由基聚合形成高分子网状结构，使互穿组 分的溶胀行为可控；而互穿组分之间存在的物理相互作用，也形成部分全互穿部 分半互穿的网络结构。从而使得到的微生物载体材料拥有了良好的稳定性，同时 在大量亲水基团的存在下，该微生物载体材料的扩散性得以保持甚至提高，在一 定程度上既兼顾了微生物载体材料的稳定性，又提高了微生物和/或酶的活性和 扩散行为。因此，该微生物载体材料在未明显降低扩散性的条件下，获得了高的 压缩比，更加适合作为微生物载体的用途。

具体实施方式

本发明实施例提供一种微生物载体，该微生物载体为具有互穿网络结构的水 凝胶材料，该水凝胶材料的互穿网络结构由主体网络部分和互穿部分所组成，其 中主体网络部分由水溶性的单体经自由基聚合形成；互穿部分由具有相互作用基 团的水溶性或水分散性高分子以线性或物理交联形式存在，形成互穿网络，为全 互穿网络和半互穿网络。