一株曲霉菌WL-Au及其在制备金纳米颗粒中的应用
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一株曲霉菌WL-Au及其在制备金纳米颗粒中的应用,属于生物技术领域。
【背景技术】
[0002]金是一种知名的贵金属材料,由于其具有多种优异性能,金被应用于诸多领域,如在汽车制造领域用金做隔热材料,在一些高端CD产品上用金制作反射层等。相比于大块的金材料,金纳米材料具有独特的性能,其高度的稳定性和独特的光电、光热性能,在信息存储、化学传感、医学成像、药物运输以及生物标记等领域得到广泛应用。
[0003]传统的物理和化学合成方法合成的金纳米材料粒径范围在1-100 nm,形态多样。尽管其相关合成方法已经被广泛研宄,但是仍然存在明显的缺点,如传统物理合成方法需要复杂的仪器且能耗高;传统化学合成方法需要苛刻的合成条件,合成中使用的封端剂和有机溶剂则不利于金纳米颗粒在生物医学领域的应用,并且对环境造成负面的影响。传统物理和化学方法容易导致多种形态粒径的纳米颗粒混合,需要后续加工处理,如差速离心等,成本高且效率低下。因此,人们越来越需要开发清洁、无毒、环保、可持续的金纳米材料合成。
[0004]微生物在自然界分布广泛、生长繁殖迅速,且易分离培养,合成纳米材料过程具有相对温和、绿色低毒、成本低和容易扩大规模的特点。细菌、真菌、放线菌和植物都具有合成纳米材料的能力。其中,真菌可以分泌大量与合成纳米材料相关的胞外酶、多肽类物质及次级代谢产物等,合成的纳米材料产量高、易与真菌分离,可用于纳米材料的大规模生产。除此之外,真菌所合成的纳米材料还有良好的单分散性。目前已有研宄表明真菌及其代谢产物能还原Au3+/Au+合成金纳米颗粒。如Shankar等研宄发现,真菌胞外提取物可以合成金纳米颗粒,PicAia jadiniiM Yarrowia两种酵母菌均具有很好的合成金纳米颗粒的能力。Liangwei ?>\ι等发胤Penicillium sp.细胞滤出液胞外还原HAuCl4^成金纳米颗粒仅用I min,全细胞反应胞内合成金纳米颗粒也仅需8 h。
[0005]本专利涉及的曲霉属菌种是一类重要的微生物菌种资源,是自然界分布普遍的腐生菌类之一,广泛应用于传统酿造业、现代发酵业及生物工程研宄,如用于有机酸、酶制剂和抗生素的生产,生物转化和遗传学研宄等,而关于曲霉菌合成金属纳米材料的研宄至今还未见报道。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一株曲霉菌,及其制备金纳米颗粒的方法,该菌株在生物合成纳米材料领域具有广阔的应用前景。
[0007]本发明涉及一株曲霉菌,分类命名为,所述菌株保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,其登记入册编号为CGMCC N0.10648,保藏日期为2015年04月09日;菌株的26S rRNA基因序列在GenBank数据库中的登录号为KR090574。
[0008]该菌株分离自本实验室生物反应器中,利用26S rRNA序列分析表明菌株为曲霉菌属iAspergillu^。该菌株生长所用液体培养基为LB培养基,所用固体培养基为对应液体培养基中加入2% (W/V)琼脂。LB培养基组成为:NaCl 10 g/L,蛋白胨10 g/L,酵母浸粉58/1,四环素0.05 8/1,土霉素0.05 g/L,pH 7.0。所有培养基使用前均于115°C湿热灭菌20 min。
[0009]菌株转接和活化操作为100 mL LB液体培养基中加入5 mL接种液,于30°C,150r/min条件下振荡培养108 h至稳定期。
[0010]该菌株具有制备金纳米颗粒的能力:将0.2 g湿菌丝体加入到HAuClj#浓度为
0.5?5.0 mmol/L的反应体系中,于30°C,150 r/min条件共孵育15 h,可生成球形、六角形、三角形等不同形态的金纳米颗粒。
[0011]本发明的有益效果是:菌株分离自实验室前期的生物反应器中,在LB液体培养基中生长108 h达到稳定期。该菌株可催化HAuCl4合成不同形态、粒径的金纳米颗粒。该菌株扩展了真菌在纳米材料绿色合成中的应用,为金纳米材料的生物制备提供一种新的微生物资源,在生物合成纳米材料领域中具有潜在的应用价值。
【附图说明】
[0012]图1是菌株26S rRNA基因序列系统发育树。
[0013]图2是菌株的扫描电镜照片。
[0014]图3是菌株生长曲线。
[0015]图4是不同时间点合成金纳米颗粒的全波长扫描图。
[0016]图5是不同HAuCl4浓度对合成金纳米颗粒的影响。
[0017]图6是金纳米颗粒的透射电镜照片。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:本发明曲霉菌株的筛选
该菌株筛选阶段所用富集培养基为改良马丁培养基。筛选过程为:将土壤样品自然风干,以10% {W/?)接种量加入到100 mL改良马丁液体培养基中,在150 r/min,30°C条件下驯化培养。3天后将培养液静置沉淀,弃掉上清液,再加入100 mL改良马丁培养基,继续驯化培养。连续驯化30天左右,取出驯化后的泥土样品,采用稀释涂布的方法,将泥水混合物涂布在含有LB固体培养基的培养皿上,置于30°C恒温培养箱培养72 h,从培养皿挑单菌落于LB液体培养基中培养,重复平板涂布以及挑单菌落的过程,最终筛选得到一株菌,生物材料命名为WL-Au。
[0019]改良马丁培养基组成为:葡萄糖I g/L, (NH4)2SO4 I g/L,MgSO4 0.5 g/L, K2HPO4 I区/1,四环素0.05 8/1,土霉素0.05 g/L。
[0020]LB培养基组成为:LB培养基组成为:NaCl 10 g/L,蛋白胨10 g/L,酵母浸粉5 g/L,四环素 0.05 g/L,土霉素 0.05 g/L, pH 7.0。
[0021]实施例2:菌株(WL-Au)分子生物学鉴定
将菌株(WL-Au)送宝生物工程(大连)有限公司鉴定,获得该菌株26S rRNA基因序列,将其输入NCBI,通过与GenBank中的核酸数据库序列进行BLAST相似性分析,发现菌株与已发表的曲霉菌{Aspergillus protuberus^W Aspergillus sydowii)相似性达 99% 以上,故菌株(WL-Au)为曲霉菌属心.),其系统发育树如图1所示。
[0022]菌株sp.的 26S rRNA 基因序列为: GTAACGGCGAGTGAAGCGGCAAGAGCTCAAATTTGAAATCTGGCCCCTCCGGGGTCCGAGTTGTAATTTGC
AGAGGATGCTTCGGGTGCGGCCCCTGTCTAAGTGCCCTGGAACGGGCCGTCAGAGAGGGTGAGAATCCCGTCTTGG
GCAGGGTGCCCGTG
CCCGTGTGAAGCTCCTTCGACGAGTCGAGTTGTTTGGGAATGCAGCTCAAAATGGGTGGTAAA
TTTCATCTAAAGCTAAATACCGGCCGGAGACCGATAGCGCACAAGTAGAGTGATCGAAAGATGAAAAGCACTTTGAA
AAGAGAGTTAAACAGCACGTGAAATTGTTGAAAGGGAAGCGCTTGCAACCAGACTCGGCCTCGGGGTTCAGCCAGCA
TTCGTGCTGGTGTACTTCCCCGGGGCCGGGCCAGCGTCGGTTTGGGCGGCCGGTCAAAGGCCCCAGGAATGTATCGT
CCTCCGGGACGTCTTATAGCCTGGGGTGCAATGCGGCCAGCCTGGACCGAGGAACGCGCTTCGGCACGGACGCTGGC
GTAATGGTCGCAAACGAC
实施例3:菌株(WL-Au)的培养
于250 mL锥形瓶中加入100 mL LB液体培养基,加入5 mL接种液,于150 r/min, 30 °C条件振荡培养。采用干重法,每隔12 h取菌液100 mL,滤纸过滤,菌丝体转移到干净的预先称量好的玻璃培养皿中,105°C烘干至恒重,待降至室温后称重记录,分析数据获得菌株(WL-Au)的生长特性,如图3所示。结果表明,菌株(WL-Au )0-48 h处于适应期;48 h后生长速度逐渐加快,进入对数期,108 h时达到最大生长量,108-144 h处于稳定期。
[0023]实施例4:菌株(WL-Au)形态特征
取2 mL生长至对数末期的菌液,于12000 r/min离心10 min,弃去上清液。用50 mmol/L磷酸盐缓冲液(PBS)洗涤菌体2次,1.5 mL 5%戊二醛溶液重悬菌体,置于4°C冰箱孵化2h,然后 12000 r/min、4°C条件离心 15 min,弃去上清液。依次用 1.5 mL 30%、50%、75%、90%、95%乙醇溶液悬起菌体,离心条件同上,弃去上清液,加入1.5 mL 100%乙醇,保存备用。样品用导电胶粘附在样品台上,真空离子溅射喷镀铂金膜后使扫描电子显微镜(SEM)观察,菌株(WL-Au)的菌丝及孢子形态如图2所示,图中a为菌丝、b为孢子。
[0024]实施例5:菌株(WL-Au)合成纳米金的过程监测
取生长至对数末期的湿菌丝体0.2 g于5 mL离心管中,加入1960 yL超纯水和40 yLHAuCl4溶液,制成HAuCl 4终浓度为I mmol/L的反应体系,以上述方法制取6个相同样品。将样品置于150 r/min、30°C条件避光孵育,在不同的时间点(O h,3h,6 h,9 h,12 h,15 h)取出2 mL样品,超声破碎30 min,取所得溶液I mL,与相同体积的16% NaOH溶液充分混合,反应I h,3000 r/min离心5 min,取上清液。使用紫外-可见分光光度计进行全波长扫描,检测范围400-700nm,扫描间隔lnm,如图4所示。结果表明,反应3 h后在545nm左右出现明显的金纳米颗粒特征峰,峰强度随着反应时间的延长逐渐增加,在反应15 h时金纳米颗粒特征峰强度达到最高。
[0025]实施例6:不同HAuCl 4浓度对合成金纳米颗粒的影响
根据实施例5,取生长至对数末期的湿菌丝体0.2 g,加入超纯水和HAuCl4母液,使通11(:14的终浓度分别为0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L,于30°C,150 r/min摇床中振荡孵育15ho将反应完全的溶液超声破碎30 min,取所得溶液I mL,与相同体积的16% NaOH溶液充分混合,反应I h,3000 r/min离心5 min,取上清液。对应的紫外可见光全波长扫描如图5所示,结果表明HAuCl4浓度为0.5 mmol/L时,由于反应体系中Au 3+浓度太小,现象不明显;当HAuC14&度达到1.0-2.0 mmol/L时,金纳米颗粒的特征峰强度随着溶液中Au 3+浓度的增加而增大;当HAuCl4浓度为5.0 mmol/L时,由于Au 3+对参与反应的还原酶的抑制作用,金纳米颗粒的特征峰减小。
[0026]实施例7:菌株HJ合成的纳米金的透射电镜表征
将含有金纳米颗粒的悬液滴于铜网上,室温自然挥发干燥,使用透射电子显微镜在200kv条件观察纳米颗粒的形貌,如图6所示,生成的金纳米颗粒呈现多种形态,如球形、三角形、六边形等。
【主权项】
1.一株曲霉菌,其特征在于:所述曲霉菌(Aspergillus sp.WL-Au)于2015年04月09日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,登记入册编号为CGMCC N0.10648。2.根据权利要求1所述的一株曲霉菌,其特征在于:所述菌株生长采用LB培养基,于30°C,150 r/min条件下振荡培养108 h至稳定期,菌体呈白色球状,菌丝宽约I μπι,孢子大小0.25?0.65X1.1?2.5μπι ;所述LB培养基组成为:NaCl 10 g/L,蛋白胨10 g/L,酵母浸粉 5 8/1,四环素0.05 8/1,土霉素0.05 g/L, pH 7.0。3.根据权利要求2所述的一株曲霉菌在制备金纳米颗粒中的应用,其特征在于:将所述菌丝0.2 g和终浓度0.5-5.0 mmol/L的通11(^14溶液混合,于30°C,150 r /min条件下避光孵育15 h,将溶液中Au3+还原为球形、三角形或六边形的金纳米颗粒。
【专利摘要】一株曲霉菌WL-Au及其在制备金纳米颗粒中的应用,属于生物技术领域。该菌株(WL-Au)分离自实验室生物反应器中,经26S rRNA基因序列测序鉴定其为曲霉菌属,分类命名为Aspergillussp.,2015年04月09日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏号为CGMCC No. 10648。该菌株在含有0.05 g/L四环素和0.05 g/L土霉素的LB培养基中生长108 h至稳定期,稳定期菌丝宽约1 μm,孢子大小0.25~0.65×1.1~2.5 μm。将0.2 g该菌株湿菌丝体和终浓度0.5~5.0 mmol/L的HAuCl4溶液混合,于30℃,150 /min条件下避光孵育15 h,可还原溶液中Au3+为不同形状的金纳米颗粒。CGMCC No. 1064820150409
【IPC分类】C12N1/14, C12P3/00
【公开号】CN104893990
【申请号】CN201510358206
【发明人】曲媛媛, 厉舒祯, 李会杰, 沈文丽, 马桥, 张旭旺, 王经伟, 张照婧, 刘紫嫣, 周集体
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月26日