基于靜電紡絲技術(shù)的細胞固載化及其應(yīng)用.pdf

1、微生物固載技術(shù)在生物燃料電池、食品工程、環(huán)境污染治理、發(fā)酵反應(yīng)器、再生醫(yī)學等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。區(qū)別于傳統(tǒng)的固載方法，靜電紡絲固載法是一種借助靜電紡絲技術(shù)來制備生物復(fù)合納米級纖維的加工方法。以此技術(shù)制備的生物復(fù)合材料纖維支架，可以為固載的微生物提供良好的機械和化學穩(wěn)定性，具有極高的比表面積、高孔隙率和相互連通的三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，相對于傳統(tǒng)的微生物固載技術(shù)，具有更高的生物適應(yīng)性，能夠更好地模擬天然微生物的生活條件。
　　本課題選用藍藻

2、門的聚球藻屬的聚球藻Synechococcus7942為固載對象，以用聚甲基吡咯烷酮（PVP）改性的聚乙烯醇（PVA）為固載基質(zhì)，研究了利用靜電紡絲制備生物復(fù)合材料纖維的方法。實現(xiàn)了纖維狀改性聚合物對于聚球藻細胞的有效固載，為細胞提供了一個穩(wěn)定的生長微環(huán)境，從而提高了細胞對環(huán)境變化的適應(yīng)能力，延長了在復(fù)雜的人工環(huán)境下的存活時間。
　　本課題在介紹靜電紡絲法固載細胞微生物的過程及特性的基礎(chǔ)上，接著重點研究了聚合物固含量對于靜電紡絲法

3、制備生物復(fù)合材料纖維的影響及被固載細胞的分布、活性及生長狀況。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡、熒光電子顯微鏡和液相氧電極系統(tǒng)的表征，確定了8-12％PVA左右固含量的紡絲液在保證纖維規(guī)整性的同時能得到細胞分散較好的細胞復(fù)合材料纖維。此外還研究發(fā)現(xiàn)藻液添加量對于復(fù)合纖維中細胞分布密度上限的影響非常有限。最后通過改進靜電紡絲技術(shù)以靜電同軸紡絲法制備中空細胞復(fù)合材料纖維。通過改進后的同軸紡絲技術(shù)，使聚球藻細胞與改性的PVA在不預(yù)先共混的條件下，以一

4、步法制備中空結(jié)構(gòu)的細胞復(fù)合材料纖維。并利用場發(fā)射掃描電鏡、熒光顯微鏡和液相氧電極系統(tǒng)等測試手段，表征了纖維的中空結(jié)構(gòu)及被固載細胞的活性，結(jié)果表明中空結(jié)構(gòu)中被固載的聚球藻細胞在纖維中能保持29天的活性，相比于聚球藻細胞在自然環(huán)境下能保持的2天活性和簡單細胞復(fù)合纖維中的19天活性，存活時間得到了明顯的提高。進一步的將這種中空結(jié)構(gòu)細胞復(fù)合纖維膜放置在pH值分別為4和10的酸堿溶液中7h后，纖維中被固載的聚球藻細胞依然分別能保持在BG11環(huán)境中