[发明专利]一种碳-Fe3O4纳米细胞固定材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种细胞固定材料，特别涉及一种碳-Fe₃O₄纳米细胞固定材料及其制备方法及其在细胞固定中的应用。

为一种用于细胞固定的新型材料及其大规模制备方法。利用该方法可以大规模地制备纳米细胞固定材料。所得到的纳米细胞固定材料为具有磁性的纳米材料，对于巧克力微杆菌等具有很强的吸附性，且细菌在其上可保持功能不变。利用磁场，可方便、高效地回收此材料，因而大大地简化了发酵生产中的产品分离过程，在生物医药的发酵生产领域中具有广阔的应用前景。

背景技术

生物医药在癌症、爱滋病、冠心病、贫血、骨质疏松、糖尿病、心力衰竭、血友病、囊性纤维变性和罕见遗传疾病等恶性病症的医治中显示出巨大的市场潜力和良好的发展前景，引起了世人的广泛关注。

目前，发酵工程已成为了生物医药的重要分支。它利用微生物自身代谢来产生相关药物，具有简便，易控，易扩大生产等优点，在降低生产成本、新药开发、昂贵药品的大规模生产等方面得到了广泛应用，有可能成为生物医药的主要生产方法。但是，发酵生产中的分离过程目前还比较繁琐，需要进一步改进。为此，人们进行了大量的研究，并取得了一些成果。尤其是利用纳米技术，通过将工程菌固定在磁性纳米材料上，可以使分离过程大大简化。

目前，文献报道的磁性纳米细胞固定材料主要是Fe₃O₄纳米粒子细胞固定材料，其应用时，即利用化学试剂如戊二醛等直接将细胞固定在Fe₃O₄纳米粒子细胞固定材料上，由于化学试剂有一定的毒性作用，因而导致所固定的细胞的活性并不理想。此外，制备Fe₃O₄纳米粒子细胞固定材料的方法大都存在着：产量较低、反应条件苛刻、反应时间长、成本较高等缺点，很难进行大规模生产。这限制了其在实际中的应用。

因此，开发一种新型纳米细胞固定材料，并建立一条操作简单、成本低廉、反应条件温和、可大规模制备的纳米细胞固定材料制备路线对于其应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的为了解决现有技术中的Fe₃O₄纳米粒子细胞固定材料固定的细胞的活性并不理想等技术问题而提供一种碳-Fe₃O₄纳米细胞固定材料，该碳-Fe₃O₄纳米细胞固定材料对细胞无毒害，固定的细胞的活性高。

本发明的目的之二是为了提供上述的一种碳-Fe₃O₄纳米细胞固定材料的制备方法。该制备方法具有产率高、反应条件温和、操作简便、生产成本低等特点。

本发明的目的之三在于提供上述的一种碳-Fe₃O₄纳米细胞固定材料在细胞固定方面的应用。

本发明的技术方案

一种碳-Fe₃O₄纳米细胞固定材料，即由Fe₃O₄和Ｃ复合而成的纳米材料，其中Fe₃O₄和Ｃ的量按摩尔比计算，即Fe₃O₄中的Fe：Ｃ为1：0.18-0.25。

上述的一种碳-Fe₃O₄纳米细胞固定材料的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、将对苯二甲酸、铁盐、二甲基甲酰胺按摩尔比计算，即铁盐中的铁：对苯二甲酸：二甲基甲酰胺为2-4：1：4的比例混合后搅拌均匀，制得前驱体溶液；

所述的铁盐为硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁或醋酸亚铁；

（2）、将步骤（1）所得的前驱体溶液在搅拌下油浴反应，反应过程控制温度为90-120℃，时间为12-30h；

（3）、将步骤（2）反应后所得到的沉淀依次用二甲基甲酰胺、二氯甲烷洗涤3次后，放入二氯甲烷中老化10-15h，即得老化后的前驱体；

（4）、将步骤（3）所得的老化后的前驱体控制温度为40-70℃，时间为10-24h进行真空干燥；

（5）、将步骤（4）真空干燥后的固体研磨成粉末，置于管式炉内，N₂保护下煅烧，煅烧过程控制温度400-600℃，时间为2-5h，最终得到粒径为50-120nm的碳-Fe₃O₄纳米细胞固定材料。