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)壁對稱設(shè)有磁場發(fā)生器，進料口位置設(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)液可在攪拌過程中利用磁場效應(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)明利用磁場效應(yīng)及超聲波的破壁效應(yīng)對趨磁細(xì)菌的菌體及磁小體進行收集，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方向運動的革蘭氏陰性細(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,他在檢測水樣中的病原菌時偶然發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌的趨磁性。1975年,美國人Blakemore Bellini首先在《Science》上報道了趨磁細(xì)菌，他是在研究海洋底部污泥中的螺旋菌時，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。通過進一步研究，證實這類細(xì)菌運動方向能隨著外加磁場極性的改變而改變，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或分離到多種類型的趨磁細(xì)菌。迄今為止，通過16SrRNA序列測定、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]磁小體是一種對重金屬有著很強吸附性的細(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，國外就開始了利用趨磁細(xì)菌處理重金屬廢水的研究，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，所以可用來處理待定的廢水。研究發(fā)現(xiàn)，趨磁細(xì)菌對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)菌處理重金屬的過程中，只要讓廢水流過一個固定的磁場，就可以將重金屬去除，不需要額外的動力，也不需要加入其他的藥品。因此，在經(jīng)濟上具有其他方法無法比擬的優(yōu)點，尤其在能源緊缺的現(xiàn)實社會，隨著人們節(jié)能意識的增強，這種方法有著光明的應(yīng)用前景。
[0005]趨磁細(xì)菌的研究對生物磁學(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)簡單、在自然界中大量存在等優(yōu)點，極有可能作為一種模式材料，用來了解生物體中存在磁性顆粒的功能和機理。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，特別是它對細(xì)微的地磁場也能產(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，趨磁菌沿地磁場磁力線遷移的能力可作為一種模式來研究地磁場對生物系統(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: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，可用于與藥物分子的共價連接，且連接藥物后可通過外加磁場而易分離純化；⑥載藥磁小體在體內(nèi)通過降解磁小體外膜即可實現(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、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程，探討生物感應(yīng)地磁場變化的機理,也是古地磁學(xué)、巖石磁學(xué)和環(huán)境磁學(xué)的重要研究內(nèi)容。
[0009]趨磁細(xì)菌的應(yīng)用研究已越來越受到人們重視，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)、計算機和航空等高新【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 )，與收集板對應(yīng)的外側(cè)壁對稱設(shè)有磁場發(fā)生器(2 )，進料口部分設(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著磁場發(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、且垂直設(shè)置。
[0017]所述亥姆霍茲線圈所產(chǎn)生的磁場大小，通過控制器調(diào)節(jié)。
[0018]裝液后液體的表面高于收集板及磁場發(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液面以下I?5cm。
[0021]本實用新型設(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)液可在攪拌過程中利用磁場效應(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】

【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖及其實施例對本實用新型進一步詳細(xì)說明。
[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:磁場發(fā)生器；3:收集板；4:攪拌設(shè)備；5進料口 ；6:出料口 ；7:連接桿
【具體實施方式】
[0025]實施例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)壁對稱設(shè)有亥姆霍茲線圈，進料口部分設(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，控制磁場強度在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)壁對稱設(shè)有磁鐵。
[0030]將含有趨磁細(xì)菌的河水，從進料口加入到設(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)壁對稱設(shè)有亥姆霍茲線圈，進料口部分設(shè)有超聲探頭，超聲探頭通過連接桿固定在設(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，控制磁場強度在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)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(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)，與收集板對應(yīng)的外側(cè)壁對稱設(shè)有磁場發(fā)生器(2)，進料口位置設(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著磁場發(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、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)生的磁場大小，通過控制器調(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液面以下I?5cm。
【文檔編號】C12M1/42GK203530328SQ201320598658
【公開日】2014年4月9日 申請日期: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 申請人:東北林業(yè)大學(xué)