[发明专利]一种吸附水溶液中铀（VI）的磁性生物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附水溶液中铀(VI)的磁性生物材料及其制备方法，属于环境生物技术应用领域。

背景技术

生物吸附是指对于经过一系列生物化学作用使重金属离子被生物细胞吸附的过程。研究表明，多种微生物被用于重金属离子的生物吸附，包括藻类、细菌、真菌及酵母等。其中，酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)已被证明对Cu²⁺、Cr³⁺、Pb²⁺、Hg²⁺、Cd²⁺、As³⁺等多种金属离子具有较强的吸附能力，同时具有安全、易于培养和生长的优良特性。微生物吸附成本低、效率高、生物量可重复使用，且不会造成二次污染，在处理含铀废水和回收铀资源方面有着广阔的应用前景。

对于铀(VI)的生物吸附研究，尽管目前已经取得了一定进展，然而经过多年的研究，铀(VI)的生物吸附容量已经接近饱和，导致生物吸附研究始终停留在经验和实验室阶段，对于实现实用化和工业化应用，目前面临的主要问题是如何进一步提高微生物对铀的生物吸附容量，实现回收再利用，降低生产成本，易于操作。

目前对于微生物吸附包括铀(VI)在内的重金属的研究机制认为，细胞壁是重金属离子的主要积累场所，金属离子可与细胞壁上的活性基团发生定量结合反应。鉴于此，考虑在微生物细胞表面表达金属络合物，增强金属离子在细胞壁上的结合，已成为提高细胞吸附容量的一条有效途径。金属硫蛋白(MTs)就是这类物质最典型的代表，MTs已被证明可以有效的结合Hg2+、Cd2+、Ag+、Zn2+、Cu2+等多种金属阳离子，不同物种及不同亚型的MTs对重金属的吸附能力各不相同，其中人类的金属硫蛋白络合能力最强。

细胞表面展示技术的原理是将外源肽以融合蛋白的形式固定在细胞的外膜，被表达的多肽可以保持相对独立的空间结构和生物活性，使表达、纯化、固定于一体，在医药、食品、生物燃料、环境保护等多个领域都有广泛的应用前景。近两年来，很多学者已经将生物吸附的研究重心转移到将金属结合蛋白表达到微生物细胞外膜表面，解决重金属生物吸附的容量问题，这一领域已经逐渐成为目前生物吸附的研究热点。

截止目前，对于在酿酒酵母细胞外膜表达MTs是否可以提高对铀(VI)的生物吸附容量，国内外尚未见相关报道。与此同时，铁磁流体的添加利用，使得回收这一环节变得方便快捷，在重复使用这一方面更易于操作，降低了生产成本，在减轻铀污染程度的同时也积极推动了铀资源的回收。

发明内容

本发明的目的是提供一种吸附水溶液中铀(VI)的磁性生物材料及其制备方法，通过在细胞表面表达金属硫蛋白，增强铀(VI)在细胞壁上的络合，提高细胞吸附容量，同时加入铁磁流体，经固定化后，便于回收再利用。

本发明的另一目的是提供上述磁性生物吸附材料的制备方法。

本发明的目的是通过以下方式实现的:

一种吸附水溶液中铀(VI)的磁性生物材料，其特征在于该磁性生物吸附材料是以含有人肝金属硫蛋白基因的重组酿酒酵母为吸附物质，与铁磁流体混合，经海藻酸钠及氯化钙固定化而获得的；其中混合比例是基因重组酿酒酵母菌菌体与铁磁流体的质量比为10:1。

所述的吸附物质是含有外源人肝金属硫蛋白基因的重组酿酒酵母。

所述的铁磁流体由0.12mol FeCl₃和0.072mol FeSO₄·7H₂O制得。

所述的吸附物质与铁磁流体的混合质量比为10:1。

所述的吸附物质与铁磁流体的混合物和海藻酸钠混合体积比为1：4。

所述的海藻酸钠浓度为1％，氯化钙浓度为5％，固定化时间为30min。

所述的经固定化而获得的要用生理盐水洗涤2～3次，再真空冷冻干燥，冻干备用。

铁磁流体的制备条件是在N₂保护下升温至85℃～90℃,高速机械搅拌，缓慢滴加氨水，陈化30min；所述的搅拌速度为200～300r/min,氨水要过量。

上述的一种吸附水溶液中铀(VI)的磁性生物材料的制备方法包括以下步骤:

将冻干的基因重组酿酒酵母和干燥好的铁磁流体溶于蒸馏水，再与海藻酸钠混合，经氯化钙固定化而制得磁性生物吸附材料；其中基因重组酿酒酵母菌体和铁磁流体的质量比为10:1。

上述的一种吸附水溶液中铀(VI)的磁性生物材料的制备方法具体包括以下步骤: