(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210715128.0 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 王军　邬柏强　何万里　杨宝军　 刘洋　吴凌波　周祎　廖蕤　 洪茂鑫　赵春晓　于世超　刘仕统　 孙欣　刘玉玲　汤安妮　李辉莹　 张雁生　谢建平　申丽　赵红波　 甘敏　覃文庆　邱冠周　 (74)专利代理 机构 长沙市融智专利事务所(普 通合伙) 43114 专利代理师 袁靖(51)Int.Cl. C12N 1/20(2006.01) C12P 3/00(2006.01) B82Y 40/00(2011.01) C12R 1/01(2006.01) (54)发明名称 一种利用嗜中高温嗜酸古菌合成磁性纳米 材料的方法 (57)摘要 本发明公开了一种利用嗜中高温嗜酸古菌 合成磁性纳米材料的方法， 本发 明的嗜中高温嗜 酸古菌为好氧菌， 菌体形态为球状， 经培养后每 个菌体含5 ‑40个不规则磁小体， 磁小体主要组成 元素为铁和氧。 本发明通过调控FeSO4·7H2O的 加入量、 培养环境温度、 培养环境的酸碱度(pH)、 培养环境的Fe3+和Fe2+的电位比， 可以调控菌体 胞内磁性纳米材料的粒径、 数量与分布， 获得所 需要的磁性纳米材料。 本发明的制备方法可以在 嗜中高温嗜酸古菌胞内大规模合成铁氧磁性纳 米材料， 且 可以通过调节培养环 境条件获得所需 的磁小体， 可作为纳米磁性材料大规模生产的主 要载体。 权利要求书1页 说明书7页 附图3页 CN 114990022 A 2022.09.02 CN 114990022 A 1.一种利用嗜中 高温嗜酸古菌合成磁性纳米材 料的方法。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 选取嗜中高温嗜酸古菌(Ferroplasma  thermophilum)菌株在培养基中加入铁源进行 培养， 得到菌液； 将菌液过滤、 离心、 冲洗、 收集， 得到在胞内合成铁氧磁性纳米材料的嗜中 高温嗜酸古菌 。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 铁源为含有二价铁离子的化合物， 具体包 括FeSO4·7H2O、 FeCl2·2H2O、 Fe3(PO4)2中的至少一种， 优选F eSO4·7H2O。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 二价铁离子的加入量为3 ‑12g/L， 优选6 ‑ 12g/L。 5.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 细菌 培养时还加入酵母 浸出液。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 酵母 浸出液的添加量 为0.2‑0.5wt％。 7.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 采用9K培 养基进行培 养。 8.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 培养前通过加入三价铁源， 调控培养环境 电位， 控制F e3+和Fe2+的电位比为1:1 ‑6:1， 优选F e3+和Fe2+的电位比为1:1 ‑2:1。 9.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 培养温度 为35‑50℃， 优选40 ‑50℃； pH值为 0.8‑1.4； 培养至对数生长期， 优选 5‑7d。 10.根据权利要求1 ‑9任一项所述的方法， 其特 征在于， 1)选取嗜中高温嗜酸古菌(Ferroplasma  thermophilum)菌株， 配置9K培养基， 将培养 基进行灭菌， 并加入铁源再次进行杀菌； 优选置于超净工作台紫外灯照射20 ‑40min再次进 行杀菌， 然后进行接种， 加入酵母 浸出液， 得到种子液； 2)接种完成后， 将步骤1)制得的种子液， 置 于恒温摇床上进行培 养， 得到菌液； 3)当细菌培养至对数期， 将菌液过滤， 将过滤液进行离心， 用pH值为0.8 ‑1.4的无菌稀 硫酸冲洗收集完成的细菌； 冲洗结束后再次进 行离心， 然后悬浮于pH值为0.8 ‑1.4的无菌稀 硫酸中， 收集得到在胞内合成铁氧磁性纳米材 料的嗜中 高温嗜酸古菌 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114990022 A 2一种利用嗜中高 温嗜酸古 菌合成磁性纳米材料的方 法 技术领域 [0001]本发明属于微生物学领域， 具体涉及一种利用嗜中高温嗜酸古菌合成磁性纳 米材 料的方法。 背景技术 [0002]趋磁细菌是一类能在地磁场或外加磁场中做定性运动的细菌， 可以在胞内合成单 晶且有生物膜包被， 成分为Fe3O4或Fe3S4的磁小体。 磁小体能够形成磁链并感知磁场， 驱使 MTB寻找到无氧或是微好氧的环境， 获得生存。 趋磁细菌对于地球化学、 生命起源与进化、 地 磁学和古地球环境 等研究具有重要学术 价值。 [0003]趋磁细菌主要分布在变形菌门， 硝化螺旋菌门和一个暂定分类单元中。 变形菌门 是细菌数量最多的微生物类群之一， 其包含Alpha变形菌纲， Gamma变形菌纲， Delta变形菌 纲等等， 趋磁细菌在这个三个分类单元中都有分布， 其中大部分分布在Alpha变形菌纲中， 近些年来， 在美国， 德国， 巴西等地的咸水和 淡水湖沉积物中都有发现大量属于Alpha变形 菌纲的趋磁细菌， 在中 国很多地区的湖泊或海洋沉积物中发现的趋磁细菌也大多属于这一 分类单元， Gamma变形菌纲趋磁细菌最初在美国的咸水湖中被发现， 这类杆菌在体内形成无 规则形状的胶黄铁矿磁小体。 最近， 两类产磁铁矿磁小体的趋磁杆菌被发现也属于变形菌 纲， 并在实验室初步富集了这两类细菌。 Delta变形菌纲趋磁细菌的多样性较高， 主要包括 产磁铁矿磁小体的硫酸盐还原菌， 一类哑铃状的趋磁细菌和多种特殊的多细胞趋磁原核生 物。 [0004]磁小体具有粒径小、 无毒性， 趋磁性高， 生物相容性高等许多独特的性质， 是非常 重要的特殊功能纳米材料。 在材料方面， 可以生产高品质的磁性生物材料， 同时也可以应用 在传感技术中； 在医学方面， 可以为酶、 药物或是核酸提供载体， 作为靶向药物直接轰击靶 区/病灶， 也可作为核磁共振造影剂， 提高显影质量。 此外， 有望在废水 处理、 发酵工业、 人体 内废物“透析”、 加工含铁食品和饮料等领域获得应用， 具有巨大 的应用价值和市场开发前 景。 [0005]然而， 目前发现的趋磁细菌种类有限， 暂时发现的趋磁细菌一般属于变形菌门与 硝化螺旋菌门， 而且发现的趋磁细菌均为厌氧菌， 对培养基营养质量与培养环境氧分压要 求较高， 很难以进 行大规模纯培养， 也很难以实现磁性纳米材料的大规模生产。 而近些年关 于极端嗜酸微生物合成磁性纳米颗粒已有少量报道。 极端嗜酸微生物一般为化能自养型好 氧微生物， 属于化能自养菌门， 易于进 行大规模纯培养， 且可以通过调节培养环境条件获得 所需的磁小体， 可作为纳米磁性材料大规模生产的主要载体。 研究者通过透射电子显微镜 (TEM)， 扫描电子显微镜(SEM)， X射线衍射(XRD)， 磁热重分析(MTGA)等手段对 氧化亚铁硫 杆 菌(Acidithiobacillus  ferrooxidans)进行分析， 发现A.ferrooxidans仅含有1  至3个不 规则排列的磁铁矿磁小体。 此外还有研究者发现A.ferr ooxidans胞内合 成的磁小体不能诱 导遗传毒性与溶血性， 证明其具有很好的生物相容性， 可以被当作药物载体， 应用于靶向药 物传递和癌症治疗等领域。说　明　书 1/7 页 3 CN 114990022 A 3