[发明专利]一种利用赖氨酸芽孢杆菌合成硒及硒化铋纳米材料的方法

说明书

本发明涉及一种利用赖氨酸芽孢杆菌ZYM‑1合成硒及硒化铋纳米材料的方法。在经121℃高温灭菌的LB培养基中加入0.5‑25mM亚硒酸钠，接种ZYM‑1，在25‑40℃,pH 5‑9,50‑300rpm下培养24‑48h，得红色胶体硒纳米材料；在经121℃高温灭菌的LB培养基中加入0.5‑25mM亚硒酸钠及0.1‑5mM硝酸铋溶液，接种ZYM‑1，在25‑40℃,pH 5‑9,50‑300rpm下培养24‑48h，得黑色硒化铋纳米材料。反应在水溶液中进行，无需高温高压等苛刻条件，易于扩大培养。制备的硒纳米球可用于重金属吸附去除，制备的硒化铋纳米材料目前未见生物合成的报道。

技术领域

本发明属于环境纳米生物技术领域，涉及一种利用赖氨酸芽孢杆菌合成硒及硒化铋纳米材料的方法。

背景技术

硒属于第六主族元素，是一种生物生存所必需的微量元素，但高浓度的硒具有生物毒性且会造成环境污染。自然界中的硒主要以四种价态(-2,0,+4和+6)存在。其中，亚硒酸盐(SeO₃^2-)易溶于水，较其它形式具有更强的生物毒性。研究者发现在自然界中广泛存在的多种微生物可以通过脱毒作用将亚硒酸盐还原，生成毒性较小，水溶剂较差的红色单质硒纳米颗粒。Wang GJ等在文献(BMC Microbiology.2014.14.204-217)、Lampis S等在文献(Microbial cell factories.2014.13.35-39)及Oremland RS等在文献(Exremophiles.2009.13.695-705)中均报道了特定微生物可以将亚硒酸钠还原为单质硒纳米颗粒。但是对于常见的微生物来说，亚硒酸钠属于一种毒性物质，少量的亚硒酸钠可能就会导致微生物生长的完全抑制。

硒纳米材料具有优良的单向导电性和良好的光电特性，已广泛应用于整流器和光电池的制造，其光电特性也已用于静电复印技术中制作硒鼓。如Abdelouas A等在文献(Chemistry of materials.2000.12.1510-1512)中报道了色素C3用于还原硒酸钠制备硒纳米线。Xia YN等在文献(Journal of the American ChemicalSociety.2000.122.12582-12583)中报道了通过液相陈化法制备三方硒纳米线。但是这些方法需要使用昂贵的还原剂或复杂的前驱体，或者需要很长的反应时间。因此，开发反应条件温和，合成过程绿色友好的新工艺具有重要的应用价值。 由于微生物对硒酸盐和亚硒酸盐具有脱毒作用，可以利用微生物作为合成硒纳米材料的“生物工厂”，实现硒纳米材料的绿色制备过程。如Debieux CM等在文献(Proceedings of the National Academy ofSciences.2011.108.13480-13485)中报道了在厌氧条件下培养细菌T.selenatis，T.selenatis可以合成150-200nm大小的硒纳米球，并通过蛋白SefA在胞内组装后转运至胞外。Hur HG等人在文献(Chemosphere.2007.68.1898-1905)中报道了厌氧条件下Shewanella sp.HN-41可合成硒纳米球，并通过后续添加不同浓度的二甲基亚砜将硒纳米球转化为纳米线。Li DP在文献(Colliods and Surface B:Biointerfaces.2011.88.196-201)中利用Pseudomonas alcaliphila在好氧情况下合成硒纳米球和硒纳米球/硒纳米棒的混合物。然而，目前利用纯生物过程，不添加任何有机溶剂合成纯相的硒纳米线未见报道。

硒化铋属于斜方六面体晶系的无机半导体材料，禁带宽度较窄，常温下的热电转化效率高，因此在热泵、制冷、生物传感器等方面具有广泛的用途。Qian YT等在文献(SolidState Communications.2008.147.36-40)中报道了在油胺和乙二醇的混合溶剂中，用硒粉和硝酸铋为原料合成了空心Bi₂Se₃纳米球壳结构，单个球体的直径约为600nm，壳层厚度仅为40nm。然而，目前已报道的Bi₂Se₃的合成方法均为化学法或者物理法，尚未有生物法合成硒化铋的报道。