一種分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置，該裝置上端有進(jìn)料口，裝置底部設(shè)出料口，裝置底部還設(shè)有攪拌設(shè)備，裝置的內(nèi)側(cè)壁有用于收集菌體及磁小體的收集板，外側(cè)壁對(duì)稱設(shè)有磁場(chǎng)發(fā)生器，進(jìn)料口位置設(shè)有超聲探頭。在不開啟超聲波的狀態(tài)下，含有趨磁細(xì)菌的培養(yǎng)液可在攪拌過(guò)程中利用磁場(chǎng)效應(yīng)將菌體吸附到收集板上；開啟超聲波，可將趨磁細(xì)菌的菌體超聲破碎，磁小體與菌體分離，在外加磁場(chǎng)作用下，磁小體將被吸附到收集板上，起到收集磁小體的作用。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用方便，為趨磁細(xì)菌及磁小體的分離深入研究提供了最佳手段。
【專利說(shuō)明】一種分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明利用磁場(chǎng)效應(yīng)及超聲波的破壁效應(yīng)對(duì)趨磁細(xì)菌的菌體及磁小體進(jìn)行收集，屬于微生物分離【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]趨磁細(xì)菌(Magnetotactic bacteria)是一類能夠沿著磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的革蘭氏陰性細(xì)菌，分布廣泛，在湖泊、海洋甚至濕土里都能找到。最早發(fā)現(xiàn)趨磁細(xì)菌的是意大利Pavia大學(xué)微生物研究所的醫(yī)學(xué)博士 Salvatore Bellini。1958年,他在檢測(cè)水樣中的病原菌時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌的趨磁性。1975年,美國(guó)人Blakemore Bellini首先在《Science》上報(bào)道了趨磁細(xì)菌，他是在研究海洋底部污泥中的螺旋菌時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)了一類細(xì)菌總是聚集在顯微鏡視野液滴的靠北部邊緣。通過(guò)進(jìn)一步研究，證實(shí)這類細(xì)菌運(yùn)動(dòng)方向能隨著外加磁場(chǎng)極性的改變而改變，他將這類細(xì)菌定名為趨磁細(xì)菌。隨后，科學(xué)家相繼從南半球、北半球和赤道附近的海水、湖泊、池塘、沼澤甚至土壤中檢測(cè)或分離到多種類型的趨磁細(xì)菌。迄今為止，通過(guò)16SrRNA序列測(cè)定、熒光標(biāo)記、單細(xì)胞水平原位雜交等方法研究的趨磁細(xì)菌大約有40余株，已發(fā)現(xiàn)的趨磁細(xì)菌有球菌、桿菌、弧菌、螺旋菌等。
[0003]趨磁細(xì)菌具有趨磁性是由于含有磁小體(Magnetosomes)，不同趨磁細(xì)菌合成的磁小體的成分、形態(tài)結(jié)構(gòu)、數(shù)量及大小各不相同。成分有Fe304、FeS、Fe3S4或FeS2，磁小體由一層生物膜包覆，膜的厚度IOnm左右。磁小體的形態(tài)有平截八面體狀、平行六面體狀、子彈狀或箭頭狀、淚滴狀、牙齒狀等。磁小體包括一條至多條磁小體鏈，有的只有I?2顆磁小體，有的甚至產(chǎn)生高達(dá)1000顆結(jié)晶，排列成像5條繩子一樣并組成管束。磁小體的大小因菌種而異，大小范圍20?lOOnm。
[0004]磁小體是一種對(duì)重金屬有著很強(qiáng)吸附性的細(xì)菌。一些重金屬如鐵、鎳等還能被趨磁細(xì)菌吸收并用于自身的繁殖。自被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，國(guó)外就開始了利用趨磁細(xì)菌處理重金屬?gòu)U水的研究，如南安普敦大學(xué)的Bahaj等研究了不同重金屬離子對(duì)趨磁細(xì)菌的活性的影響，得出了 Cu、Co、Cd、Zn等離子能抑制趨磁細(xì)菌的活性，而Fe、Mg、Mn、Al、Cr等則能被有效吸附和去除的結(jié)論，所以可用來(lái)處理待定的廢水。研究發(fā)現(xiàn)，趨磁細(xì)菌對(duì)上述離子的去除效率很高，在多數(shù)情況下能將質(zhì)量濃度由(10?100) X10_6mg/L降到(10?100) X 10_9mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)際上的排放標(biāo)準(zhǔn)，而且在利用趨磁細(xì)菌處理重金屬的過(guò)程中，只要讓廢水流過(guò)一個(gè)固定的磁場(chǎng)，就可以將重金屬去除，不需要額外的動(dòng)力，也不需要加入其他的藥品。因此，在經(jīng)濟(jì)上具有其他方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，尤其在能源緊缺的現(xiàn)實(shí)社會(huì)，隨著人們節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)，這種方法有著光明的應(yīng)用前景。
[0005]趨磁細(xì)菌的研究對(duì)生物磁學(xué)和仿生學(xué)研究具有重要意義。趨磁細(xì)菌由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、在自然界中大量存在等優(yōu)點(diǎn)，極有可能作為一種模式材料，用來(lái)了解生物體中存在磁性顆粒的功能和機(jī)理。也可為仿生學(xué)研究提供理論依據(jù)，使之能在工程技術(shù)上加以模擬和仿制，特別是它對(duì)細(xì)微的地磁場(chǎng)也能產(chǎn)生響應(yīng)，從而可以在導(dǎo)航及定向等高新【技術(shù)領(lǐng)域】里加以應(yīng)用。因此，趨磁菌沿地磁場(chǎng)磁力線遷移的能力可作為一種模式來(lái)研究地磁場(chǎng)對(duì)生物系統(tǒng)的影響。
[0006]細(xì)菌磁小體與一般人造納米載體相比有許多優(yōu)點(diǎn):①具有很窄的粒度分布范圍和穩(wěn)定的晶形；②其納米尺度使其具有巨大的比表面積，可以固定大量的生物活性物質(zhì)顆粒主成分為Fe304等，無(wú)其他雜質(zhì)，具有順磁性晶體顆粒有脂膜包被，不易聚集；⑤磁小體膜上帶有大量的生物活性基團(tuán)，可用于與藥物分子的共價(jià)連接，且連接藥物后可通過(guò)外加磁場(chǎng)而易分離純化；⑥載藥磁小體在體內(nèi)通過(guò)降解磁小體外膜即可實(shí)現(xiàn)藥物釋放。因而是一種重要的納米材料，在生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有許多潛在的應(yīng)用價(jià)值。
[0007]在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要包括:制造磁性細(xì)胞和磁分離技術(shù)、生物傳感技術(shù)與檢測(cè)、用磁小體作為靶向納米藥物的載體、腫瘤熱療、基因診斷與治療、用于MRI圖像增加劑等。
[0008]趨磁細(xì)菌磁小體的形成和磁學(xué)性質(zhì)研究，也可以有助于提示生物礦化作用過(guò)程，探討生物感應(yīng)地磁場(chǎng)變化的機(jī)理,也是古地磁學(xué)、巖石磁學(xué)和環(huán)境磁學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。
[0009]趨磁細(xì)菌的應(yīng)用研究已越來(lái)越受到人們重視，在微生物學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)、古生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)和航空等高新【技術(shù)領(lǐng)域】均顯現(xiàn)出較有潛力的應(yīng)用價(jià)值，因此趨磁細(xì)菌的分離以及磁小體的收集成為重要的步驟，本實(shí)用新型提供了一種分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的設(shè)備，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用方便，效果顯著，為趨磁細(xì)菌及磁小體的分離深入研究提供了最佳手段。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]一種分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置，由以下構(gòu)件組成:裝置上端有進(jìn)料口
(5)，裝置底部設(shè)有出料口(6)，出料口(6)設(shè)有閥，可以自由開關(guān)；裝置底部還設(shè)有攪拌設(shè)備(4 )，裝置的內(nèi)側(cè)壁有收集板(3 )，與收集板對(duì)應(yīng)的外側(cè)壁對(duì)稱設(shè)有磁場(chǎng)發(fā)生器(2 )，進(jìn)料口部分設(shè)有超聲探頭(I);
[0011]其中，攪拌設(shè)備的攪拌速度由攪拌調(diào)速器控制；超聲波的能量大小由超聲波
[0012]發(fā)射器調(diào)節(jié)；收集板可以自由拆卸。
[0013]所述的超聲探頭(I)可以選擇通過(guò)連接桿(7)固定，也可以采用外置固定裝置懸置。
[0014]所述的磁場(chǎng)發(fā)生器為磁鐵或亥姆霍茲線圈中的一種。
[0015]所述的菌體收集板分別正對(duì)著磁場(chǎng)發(fā)生器，收集板的軸線與磁力線方向一致。
[0016]所述的兩亥姆霍茲線圈平行相對(duì)、且垂直設(shè)置。
[0017]所述亥姆霍茲線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小，通過(guò)控制器調(diào)節(jié)。
[0018]裝液后液體的表面高于收集板及磁場(chǎng)發(fā)生器。
[0019]超聲波的能量大小范圍為I?2000W。
[0020]裝液后超聲探頭浸沒(méi)液面以下I?5cm。
[0021]本實(shí)用新型設(shè)備在不開啟超聲波的狀態(tài)下，含有趨磁細(xì)菌的培養(yǎng)液可在攪拌過(guò)程中利用磁場(chǎng)效應(yīng)將菌體吸附到收集板上，起到收集菌體的效果；開啟超聲波，可將趨磁細(xì)菌的菌體超聲破碎，磁小體與菌體分離，在外加磁場(chǎng)作用下，磁小體將被吸附收集板上，起到收集磁小體的作用。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用方便，為趨磁細(xì)菌及磁小體的分離深入研究提供了最佳設(shè)備?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0022]下面結(jié)合附圖及其實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]圖1分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置示意圖
[0024]1:超聲波探頭；2:磁場(chǎng)發(fā)生器；3:收集板；4:攪拌設(shè)備；5進(jìn)料口 ；6:出料口 ；7:連接桿
【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施例1 一種分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置及其使用方法
[0026]分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置上端有進(jìn)料口，裝置底部設(shè)有出料口，出料口設(shè)有閥，可以自由開關(guān)；裝置底部還設(shè)有攪拌設(shè)備，裝置的內(nèi)側(cè)壁有菌體收集板，外側(cè)壁對(duì)稱設(shè)有亥姆霍茲線圈，進(jìn)料口部分設(shè)有超聲探頭。
[0027]將培養(yǎng)的趨磁細(xì)菌M.gryphiswaldense MSR-1,從進(jìn)料口加入到設(shè)備中，開啟攪拌裝置，勻速攪拌lOmin，開啟亥姆霍茲線圈，控制磁場(chǎng)強(qiáng)度在0.5毫特斯拉至2毫特斯拉之間，繼續(xù)緩慢攪拌10h，停止攪拌，將菌液從出料口放出，取出收集板，將菌體沖洗回收，關(guān)閉亥姆霍茲線圈控制器，關(guān)閉總電源。
[0028]實(shí)施例2 —種分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置及其使用方法
[0029]分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置上端有進(jìn)料口，裝置底部設(shè)有出料口，出料口設(shè)有閥，可以自由開關(guān)；裝置底部還設(shè)有攪拌設(shè)備，裝置的內(nèi)側(cè)壁有菌體收集板，外側(cè)壁對(duì)稱設(shè)有磁鐵。
[0030]將含有趨磁細(xì)菌的河水，從進(jìn)料口加入到設(shè)備中，開啟攪拌裝置，間歇式攪拌24h，停止攪拌，將菌液從出料口放出，取出收集板，將菌體沖洗回收，關(guān)閉總電源。
[0031]實(shí)施例3 —種分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置及其使用方法
[0032]分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置上端有進(jìn)料口，裝置底部設(shè)有出料口，出料口設(shè)有閥，可以自由開關(guān)；裝置底部還設(shè)有攪拌設(shè)備，裝置的內(nèi)側(cè)壁有菌體收集板，外側(cè)壁對(duì)稱設(shè)有亥姆霍茲線圈，進(jìn)料口部分設(shè)有超聲探頭，超聲探頭通過(guò)連接桿固定在設(shè)備上，但可以自由拆下。
[0033]將培養(yǎng)的趨磁細(xì)菌M.gryphiswaldense MSR-1,從進(jìn)料口加入到設(shè)備中，開啟攪拌裝置，勻速攪拌30min，開啟超聲設(shè)備，控制超聲波能量為500W，間歇式攪拌條件下超聲5h，開啟亥姆霍茲線圈，控制磁場(chǎng)強(qiáng)度在I毫特斯拉至2毫特斯拉之間，繼續(xù)攪拌5h，停止超聲、停止攪拌，將菌液從出料口放出，取出收集板，將磁小體沖洗回收，關(guān)閉亥姆霍茲線圈控制器，關(guān)閉總電源。
[0034]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置，其特征在于:裝置上端有進(jìn)料口(5)，裝置底部設(shè)有出料口( 6 )，出料口( 6 )設(shè)有閥，可以自由開關(guān)；裝置底部還設(shè)有攪拌設(shè)備(4)，裝置的內(nèi)側(cè)壁有收集板(3)，與收集板對(duì)應(yīng)的外側(cè)壁對(duì)稱設(shè)有磁場(chǎng)發(fā)生器(2)，進(jìn)料口位置設(shè)有超聲探頭(I);其中，攪拌設(shè)備的攪拌速度由攪拌調(diào)速器控制；超聲波的能量大小由超聲波發(fā)射器調(diào)節(jié)；收集板可以自由拆卸。
2.如權(quán)利要求1所述的分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置，其特征在于:所述的超聲探頭(I)可以選擇通過(guò)連接桿(7 )固定，也可以采用外置固定裝置懸置。
3.如權(quán)利要求1所述的分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置，其特征在于:所述的磁場(chǎng)發(fā)生器為磁鐵或亥姆霍茲線圈中的一種。
4.如權(quán)利要求1或2所述的分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置，其特征在于:菌體收集板分別正對(duì)著磁場(chǎng)發(fā)生器，收集板的軸線與磁力線方向一致。
5.如權(quán)利要求1或2所述的分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置，其特征在于:裝液后液體的表面高于收集板及磁場(chǎng)發(fā)生器。
6.如權(quán)利要求3所述的分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置，其特征在于:兩亥姆霍茲線圈平行相對(duì)、且垂直設(shè)置。
7.如權(quán)利要求3所述的分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置，其特征在于:所述亥姆霍茲線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小，通過(guò)控制器調(diào)節(jié)。
8.如權(quán)利要求7所述的分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置，其特征在于:超聲波的能量大小范圍為I?2000W。
9.如權(quán)利要求1或2所述的分離收集趨磁細(xì)菌及磁小體的裝置，其特征在于:裝液后超聲探頭浸沒(méi)液面以下I?5cm。
【文檔編號(hào)】C12M1/42GK203530328SQ201320598658
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】李曉巖, 趙敏, 趙慶生 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué)