[发明专利]一种原位调节细菌纤维素结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位调节细菌纤维素结构的方法，属于生物材料制备领域。

背景技术

细菌纤维素（Bacterial Cellulose，简称BC）是以木醋杆菌(Acetobacter xylinum)为代表的少数微生物合成分泌的一种胞外多糖，是一种天然形成的最细的纤维。由于其纯度高、结晶度高、持水量高、良好的三维结构、良好的生物相容性，使BC广泛用于制备生物医用材料，如慢性创伤敷料、种植牙、可再生软组织支架等，目前很多技术已实现商品化，使BC成为具有广阔应用前景的生物功能材料。

但对于一些特殊的医用材料，如植入式支架，用于BC表面纤维网络过于致密，细胞难以渗入材料中，细胞渗透进入支架的深度直接影响了组织的生长成形。目前已有文献报道(¹Yin N, Stilwell M D, Santos T M A, et al. Agarose particle-templated porous bacterial cellulose and its application in cartilage growth in vitro. Acta biomaterialia, 2015, 12:129-138. ²Uraki Y, Nemoto J, Otsuka H, Tamai Y, Sugiyama J, Kishimoto T, et al. Honeycomb-like architecture produced by living bacteria Gluconacetobacter xylinus. Carbohydrate Polymers, 2007, 69:1–6. ³Zaborowska M, Bodin A, B?ckdahl H, Popp J, Goldstein A, Gatenholm P. Microporous bacterial cellulose as a potential scaffold for bone regeneration. Acta Biomater 2010;6:2540–7.)改变细菌纤维素孔结构的方法，但现有方法存在一定的缺陷，如：

1、发酵过程中加入固体石蜡，但固体石蜡不易去除，同时反复冲洗会破坏BC的三维结构；

2、发酵过程中加入淀粉颗粒，但淀粉颗粒会沉降在培养皿底部，不能被纤维素微纤丝包埋。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位调节细菌纤维素结构的方法。

本发明的原理是：通过在发酵培养基中添加羧甲基纤维素钠及碳酸钙，碳酸钙是一种常见的无机化合物，几乎不溶于水，培养基含一定浓度的羧甲基纤维素钠能使碳酸钙在实验过程中保持悬浮状态，木醋杆菌在合成纤维素的过程中，将碳酸钙颗粒包裹进纤维素网络结构中，能较好地扩大BC的孔大小。同时木醋杆菌在发酵过程中会分泌酸性物质，使发酵环境pH下降，碳酸钙能与这类物质发生反应，维持发酵过程pH相对稳定，有利于代谢产物的积累。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种原位调节细菌纤维素结构的方法，包括如下步骤：

第一步：木醋杆菌进行种子扩增培养；

第二步：发酵液中加入一定浓度的羧甲基纤维素钠及碳酸钙，灭菌，冷却至室温；

第三步：接种后，进行发酵静置培养；

第四步：发酵结束后，得到BC膜，除去残留的细胞及发酵液；

第五步：用浓度为20-100 g/L的醋酸浸泡BC膜，除去纤维孔洞间包埋的碳酸钙；

第六步：用去离子水冲洗BC膜，至中性即可。

第一步中，种子液配方为：葡萄糖20 g/L、硫酸铵6 g/L、磷酸二氢钾1 g/L、硫酸镁0.4 g/L、蛋白胨3 g/L、酵母浸粉2.25 g/L、羧甲基纤维素钠0.4 g/L。

第二步中，发酵液配方为：葡萄糖22.5 g/L、蔗糖27.5 g/L、硫酸铵1 g/L、磷酸二氢钾5 g/L、硫酸镁0.7 g/L、乳酸钙0.2 g/L、 柠檬酸0.6 g/L、醋酸1.5 g/L、蛋白胨10 g/L、酵母浸粉7.5 g/L；羧甲基纤维素钠在发酵液中的浓度为5-25 g/L，碳酸钙在发酵液中的浓度为1-10 g/L。

第三步中，接种量为2-20%，在30℃条件下静态培养条件。

本发明与现有技术相比其显著优点是：

1、发酵过程绿色环保，碳酸钙是常用的无机化合物，无毒无害，且颗粒尺寸大小分布均匀。