專利名稱：應(yīng)用活性酵母菌富集處理¹²⁵I醫(yī)療廢水的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于臨床放射性醫(yī)療廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及作為生物吸附劑的熱帶、克柔假絲酵母菌及二者混合菌的菌株活化、增殖，與125I-DNA、125I-T3、125I-T4、 125I-RIA(放射免疫分析)廢水吸附培養(yǎng)以及所富集的125I醫(yī)療廢物與廢水分離和回收等技術(shù)程序。
背景技術(shù)：
應(yīng)用酵母菌作為一種生物吸附劑處理核工業(yè)放射性核素、食品工業(yè)有機(jī)廢水、工業(yè)重金屬污染物的基礎(chǔ)理論及應(yīng)用研究已經(jīng)受到國內(nèi)外學(xué)者的高度重視。有關(guān)酵母菌吸附放射性核素的同類研究以及多種酵母菌對有機(jī)廢水、重金屬污染物處理的相關(guān)研究已見報(bào)導(dǎo)。1、同類研究國內(nèi)外應(yīng)用酵母菌進(jìn)行放射性核素的同類研究的關(guān)注重點(diǎn)主要集中在高放射性核素的處理研究方面[1]。有關(guān)假絲酵母菌吸附241Am的研究詳盡地說明了假絲酵母菌吸附241Am的行為以及實(shí)驗(yàn)條件對吸附能力的影響，指出在培養(yǎng)基成份-葡萄糖濃度2 %的條件下，假絲酵母菌吸附241Am的反應(yīng)在4小時(shí)達(dá)到平衡，吸附效率達(dá)97. 8 % 。丹寶利和安琪酒精酵母菌吸附鈾的對比研究，比較和分析了兩種酵母菌對液體中高放射性核素鈾的吸附現(xiàn)象和各種影響因素，兩種酵母菌均能吸附溶液中99%以上的鈾，吸附量大于 162. 5mg/g[3]02、相關(guān)研究酵母菌是工業(yè)廢水處理中極為珍貴的菌種資源，多菌屬酵母菌如啤酒酵母、干酵母菌、解脂耶氏酵母都被應(yīng)用于食品工業(yè)高濃度有機(jī)廢水、含油廢水和重金屬污染物處理等相關(guān)研究中M[5][6][11]。其中，在應(yīng)用干酵母菌及經(jīng)過化學(xué)處理的菌液吸附、富集重金屬的研究以及同時(shí)采用紅外光譜分析、電鏡技術(shù)等手段研究酵母菌吸附機(jī)理方面獲取大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果。干酵母菌對鉛的吸附是一個(gè)快速反應(yīng)過程，當(dāng)吸附反應(yīng)30分鐘時(shí)，酵母菌的吸附量為47. 6mg. g—1，吸附率91. 6% ；在90分鐘時(shí)基本達(dá)到吸附平衡，吸附48. 8mg. g1， 吸附效率94.0%。電鏡分析發(fā)現(xiàn)吸附鉛后部分酵母菌出現(xiàn)細(xì)胞壁破裂和脫離現(xiàn)象，提示胞內(nèi)溶出物質(zhì)有益于酵母菌對鉛的后期吸附。丙酮處理酵母菌吸附鉛的前后紅外光譜分析顯示酵母菌細(xì)胞壁在吸附鉛過程中，出現(xiàn)多糖糖環(huán)鍵的微弱振動和羥基、羧基吸收峰的明顯位移，峰位3375cm—1紫移至3388CHT1，1398cm"1紅移至138km S實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)細(xì)胞壁上官能團(tuán)羥基、羧基在結(jié)合鉛離子時(shí)發(fā)揮了重要作用[7][8]。3、具體比較如上所述，應(yīng)用酵母菌吸附放射性核素的同類研究全部集中在高放射性核素的處理研究方面。241Am是超鈾放射性元素，因其半衰期較長、對人體危害較大，人們對241Am的重視像鈾一樣投入了大量經(jīng)費(fèi)和精力。而對于普遍用于臨床化驗(yàn)的低放射性 125I標(biāo)記物的處理研究尚不多見，應(yīng)用活性熱帶、克柔假絲酵母菌富集處理125I醫(yī)療廢水的研究結(jié)果未見發(fā)表。與同類和相關(guān)研究比較，本專利應(yīng)用的是活性有氧型熱帶、克柔假絲酵母菌和二者混合菌，該類活性微生物作為生物吸附劑吸附125I時(shí)具有吸附反應(yīng)時(shí)間長、吸附牢固等結(jié)合特點(diǎn)。本專利吸附125I-DNA、125I-T3、125I-T4& 125I-RIA醫(yī)療廢物的效果開始出現(xiàn)在菌齡> 48小時(shí)、吸附反應(yīng)時(shí)間> 2小時(shí)以及M小時(shí)達(dá)吸附反應(yīng)平衡的菌液中，該生物吸附規(guī)律與快速反應(yīng)達(dá)吸附平衡的同類和相關(guān)研究結(jié)果不同。在氧氣充足和添加2%紅糖液中，菌齡> 48小時(shí)的活性熱帶、克柔假絲酵母及二者混合菌菌吸附以上四種標(biāo)記物在M小時(shí)達(dá)吸附高峰，這一反應(yīng)過程包括菌壁迅速靜電吸附125I醫(yī)療廢物，隨后將吸附物轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入菌體內(nèi)，該主動運(yùn)輸過程消耗能量，需要較長時(shí)間。主動運(yùn)輸多為不可逆的吸附反應(yīng)過程， 不僅吸附效率高和吸附量大，而且與125I醫(yī)療廢物結(jié)合較為牢固，所形成的復(fù)合物解析度低。主動轉(zhuǎn)運(yùn)125I醫(yī)療廢物的吸附效果明顯好于瞬間、暫時(shí)性的靜電吸附反應(yīng)。4、問題從以上具體比較中可以看出，同類和相關(guān)研究對241Anu鈾和重金屬離子等物質(zhì)的快速吸附反應(yīng)多為被動、可逆性靜電吸附反應(yīng)，菌體與鈾、重金屬等廢物結(jié)合不牢固，極易解析出原污染物。因此，快速吸附反應(yīng)形成的復(fù)合物需要立即與液體分離。否則， 復(fù)合物將迅速解離。此外，由于快速吸附反應(yīng)形成復(fù)合物的時(shí)間短暫，操作者難以掌握即時(shí)分離的最適時(shí)間。本實(shí)驗(yàn)菌為活性有氧型酵母菌，在菌種活化、增殖和吸附反應(yīng)的72小時(shí)全過程中，氧氣濃度和能量供給都將影響菌體吸附效果。除此之外，酵母菌容易出現(xiàn)自溶現(xiàn)象，菌體需要及時(shí)同收，否則，酵母菌將溶解造成二次污染M。5、發(fā)明動機(jī)1251是RIA最常見的放射性核素標(biāo)記物。目前，應(yīng)用125I標(biāo)記的RIA 檢測項(xiàng)目多于300余種，處理RIA醫(yī)療廢水已經(jīng)成為迫切需要解決的難題。傳統(tǒng)處理方法有兩種⑴稀釋法將RIA廢水用水稀釋至125I放射性核素活度< lOBq/Ι時(shí)將稀釋廢水排入生活下水_。(2)放置法放置RIA廢水10個(gè)半衰期后排除。關(guān)于傳統(tǒng)處理方法稀釋法，由于未能從根本上處理放射性核素，臨床上不情愿接受。已知125I半衰期59. 6天，實(shí)施放置法需要放置RIA廢水近兩年時(shí)間。在醫(yī)療廢水的放置期間，廢水容量的累積增加和廢水中蛋白質(zhì)變質(zhì)的惡臭氣味均為采用放置法增加實(shí)際困難。多年來，建立實(shí)用、有效地處理 RIA廢水的方法為本專利的努力目標(biāo)。盡管未見酵母菌處理12^RIA廢水的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，但是酵母菌對某些污染物具有較強(qiáng)吸附功能的有關(guān)研究結(jié)果，可以借鑒并用于1Sria廢水的處理研究。本研究以同類和相關(guān)研究的靜電吸附機(jī)制為基礎(chǔ)，努力提供有氧型酵母充足的代謝需氧量和能量供給，促進(jìn)酵母菌對125I吸附向消耗能量、吸附進(jìn)入菌體內(nèi)的主動運(yùn)輸方向運(yùn)行。通過靜電吸附和主動轉(zhuǎn)運(yùn)作用，活性熱帶、克柔假絲酵母菌和二者混合菌凝聚、沉淀 125I放射性核素、蛋白質(zhì)及其它有形成份而富集廢水中125I醫(yī)療廢物的理論是成立的。此外， 富集125I醫(yī)療廢物的效果能夠通過γ-放射免疫計(jì)數(shù)器的測量、紅外光譜分析以及透射電子顯微鏡的觀察加以證實(shí)和說明。125I是釋放Y和X射線的放射性核素，能量在30kev左右，應(yīng)用Y-放射免疫計(jì)數(shù)器能夠準(zhǔn)確測量到Y(jié)射線的存在。即使痕量存在，也能精確檢測其存在濃度。因此，本實(shí)驗(yàn)菌對125I醫(yī)療廢物的一次飽和吸附以及解析度均能測得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。透射電子顯微鏡鏡檢的放大倍率300萬倍、分辨率約為0. 3納米，電鏡能夠清晰地觀察到酵母菌在吸附反應(yīng)前后其細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化。紅外吸收光譜分析通過物質(zhì)分子間相互作用引起分子振動能級的躍遷，呈現(xiàn)波數(shù)范圍4000-400(3!^1吸收光譜的峰位、峰強(qiáng)和峰形方面的變化，進(jìn)而推測參與吸附反應(yīng)的某種官能團(tuán)的存在，推斷吸附反應(yīng)的機(jī)制。因此， 應(yīng)用活性熱帶、克柔假絲酵母及二者混合菌富集處理125^IA醫(yī)療廢水的研究是完全可行的，富集125I醫(yī)療廢物的效果是能夠加以證實(shí)的。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的將活性熱帶、克柔假絲酵母及二者混合菌作為一種生物吸附劑應(yīng)用于 125I RIA醫(yī)療廢水的處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將通過在培養(yǎng)瓶瓶口插有注射針頭、添加2%紅糖液，解決有氧型酵母菌在吸附過程中的氧氣和能量不足，促進(jìn)菌體由菌壁靜電吸附到進(jìn)入菌體內(nèi)的主動轉(zhuǎn)運(yùn)式牢固結(jié)合。此外，通過吸附反應(yīng)完成后即時(shí)分離、所吸附的復(fù)合物自然干燥等技術(shù)方案，達(dá)到利用活性熱帶、克柔假絲酵母和混合菌最大吸附效率地富集處理 125IRIA醫(yī)療廢水和抑制酵母菌自溶的有益效果。1、技術(shù)方案1.1 材料熱帶和克柔假絲酵母菌和二者混合菌菌種由?？谑形痔厣镉邢薰咎峁枮I醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院微生物實(shí)驗(yàn)室鑒定。傅立葉紅外光譜儀IRPrestige-21日本島津公司。透射電子顯微鏡1220日本電子公司。Y放射免疫計(jì)數(shù)器GC-2010中國科大創(chuàng)新股份有限公司。培養(yǎng)基成份硫酸銨3克、磷酸二氫鉀1克、乙酸鈉0. 3克、氯化鈉0. 5克、硫酸錳0. 5毫升、酵母膏1克、蛋白胨1. 5克、紅糖20克、葡萄糖5克/1升水。培養(yǎng)瓶瓶口插有5號注射針頭。125I-DNA(8ng/ml)由京原原子高科股份有限公司提供。125I_T3、125I-T4 北京科美東雅生物技術(shù)有限公司。125I-RIA廢水來源于本實(shí)驗(yàn)室。1.2實(shí)驗(yàn)步驟1. 2. 1菌種活化分別取熱帶、克柔假絲酵母菌和二者混合菌的菌種置于培養(yǎng)瓶中， 37°C條件下活化培養(yǎng)48小時(shí)，每間隔12小時(shí)混勻一次。1.2. 2吸附培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)組(四組)經(jīng)過以上活化培養(yǎng)、細(xì)菌數(shù)量達(dá)460X 109/mm3以上的活性熱帶、克柔假絲酵母和二者混合菌分別與四種標(biāo)記物125I-DNA、125I-T3、125I-T4及 125I-RIA廢水混合，繼續(xù)吸附培養(yǎng)M小時(shí)，每4小時(shí)混合一次。對照組熱帶、克柔假絲酵母和混合菌連續(xù)培養(yǎng)72小時(shí)。1. 2. 3分離處理以上實(shí)驗(yàn)組和對照各組菌液分別取1ml，在4000轉(zhuǎn)/分鐘和4°C條件下離心20分鐘一次，分離后沉淀物以備干燥秤重、放射性計(jì)數(shù)測量，電鏡觀察和紅外光譜分析。觀察吸附物解析度的實(shí)驗(yàn)各管均用培養(yǎng)液洗滌、離心三次。1.2. 4檢測實(shí)驗(yàn)組和對照組秤重。應(yīng)用Y-放射免疫計(jì)數(shù)器測量沉淀物與上清液每分鐘放射性計(jì)數(shù)(CPM)，計(jì)算熱帶、克柔假絲酵母菌和二者混合菌吸附125I-DNA、125I-T3、 125I-T4及125I-RIA醫(yī)療廢物的吸附效率、吸附量和解析度。電鏡觀察在吸附前后各組酵母菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化。紅外光譜分析。1. 2. 5富集回收125I醫(yī)療廢物收集以上各CPM < 100離心管沉>淀物，置專用儲存盒內(nèi)自然風(fēng)干，待其放置衰變。以上各管的上清液CPM< 100和< lOBq/L時(shí)棄掉。CPM > 100和> 10Bq/L時(shí)重復(fù)進(jìn)行1. 2. 2和1. 2. 3步驟一次，直至達(dá)到臨床RIA廢水< 10Bq/L的放射性廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。2、有益效果本專利通過應(yīng)用2 %紅糖培養(yǎng)液和在培養(yǎng)瓶瓶口插入5號注射針頭，為實(shí)驗(yàn)菌提供了充足氧氣和代謝能量，有效地促進(jìn)了酵母菌對125I醫(yī)療廢物的靜電吸附和主動轉(zhuǎn)運(yùn)入胞內(nèi)的牢固結(jié)合，使熱帶、克柔假絲酵母及二者混合菌作為生物吸附劑獲得富集125I醫(yī)療廢物的顯著效果。2. 1飽和吸附125I醫(yī)療廢物
作為生物吸附劑的熱帶、克柔假絲酵母及二者混合菌三種酵母菌一次飽和吸附四種標(biāo)記物125I-DNA、125Ι-Τ3、125Ι- ^Π 125I-RIA醫(yī)療廢物的吸附效率和吸附量范圍 83.0% -99. 8%,54.0-410. Omg. g—1 (表1)。其中，混合菌吸附效果最佳，尤其能夠一次飽和吸附125I-RIA醫(yī)療廢物99. 8%,410mg. g—1。其次克柔假絲酵母菌和熱帶假絲酵母菌一次飽和吸附125I-RIA廢物，分別為95. 0%,290. Omg. g"1和94. 7%,350. Omg. g、。以上三種實(shí)驗(yàn)菌吸附四種125I醫(yī)療廢物所形成的復(fù)合物經(jīng)三次洗滌，解析度為10.8% -25.3% (表 2)。其中，熱帶、克柔假絲酵母及混合菌吸附125I-RIA廢物所形成的復(fù)合物的解析度依次為 11. 5%U2. 7%和 10. 8%。經(jīng)過上述試驗(yàn)步驟所富集處理的125I醫(yī)療廢水的上清液的顏色變淺、無異味、無放射性，放射性檢測cpm < 100，放射性比活度< lOBq/L，上清液達(dá)到國家放射性廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過本專利所富集的放射性沉淀物的體積明顯縮小近100倍，即由原來每反應(yīng)標(biāo)本Iml 濃縮到10ul。該小體積的沉淀物容易在室溫條件下自然干燥、同時(shí)利于收集、儲存和采用放置法，待其物理衰變，直至達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。已經(jīng)富集干燥的125I收集物能夠明顯地抑制醫(yī)療廢物中蛋白質(zhì)類的腐爛和酵母菌自溶現(xiàn)象的發(fā)生，有效地防止了腐敗氣體的產(chǎn)生和酵母菌自融的二次污染。與同類和相關(guān)研究酵母菌的吸附效率、吸附量的效果比較，本專利的有益效果尤其是混合菌一次飽和吸附125I-RIA醫(yī)療廢物99. 8%,410mg. g—1和10. 8% -12. 7%低解析度的有益效果明顯好于在葡萄糖培養(yǎng)基條件下，假絲酵母菌靜電吸附241Am 4小時(shí)達(dá)到平衡， 吸附效率達(dá)97.8% [2]和吸附鈾99%，吸附量162. 5mg/g[3]的同類和相關(guān)研究的研究成果。 該比較結(jié)果提示應(yīng)用2%紅糖培養(yǎng)液和通過瓶口針頭，有效地為實(shí)驗(yàn)菌提供充足氧氣和代謝能量，明顯地促進(jìn)了三種酵母菌對125I四種標(biāo)記物、尤其是混合菌對125I-RIA廢物的牢固結(jié)合。該結(jié)果表明熱帶、克柔假絲酵母及二者混合菌對125I-DNA、125I-T3、125I-T4* 125I-RIA 醫(yī)療廢物具有較好的吸附能力，富集處理125I-RIA醫(yī)療廢水已經(jīng)顯示了明顯的有益效果。因此，將活性熱帶、克柔假絲酵母菌尤其是二者混合菌作為一種生物吸附劑應(yīng)用于臨床富集處理125I醫(yī)療廢水是切實(shí)可行的。三種酵母菌一次飽和吸附125I四種標(biāo)記物表 權(quán)利要求
1.應(yīng)用活性酵母菌富集處理125I醫(yī)療廢水，其特征是在添加2. 0%紅糖培養(yǎng)液及插有5號注射針頭的培養(yǎng)瓶中，熱帶、克柔假絲酵母菌和二者混合菌活化孵育48小時(shí)，菌數(shù)達(dá) 460 X IOVmm3以上的三種酵母菌再分別與125I_DNA、125I_T3、125I-T4及125I-RIA醫(yī)療廢水吸附培養(yǎng)M小時(shí)。離心，放置沉淀物自然干燥，回收所富集處理的干品狀125I放射性醫(yī)療廢物。
全文摘要
應(yīng)用活性酵母菌富集處理125I醫(yī)療廢水，主要用于臨床放射性廢水處理領(lǐng)域。在插有注射針頭和添加2％紅糖液瓶中，熱帶、克柔假絲酵母及二者混合菌孵育48小時(shí)，菌數(shù)大于460×108/mm3時(shí)，與125I-DNA、125I-T3、125I-T4和125I-RIA醫(yī)療廢水吸附培養(yǎng)24小時(shí)。三種酵母菌對四種標(biāo)記物的一次飽和吸附為83.0％-99.8％，54.0-410.0mg.g-1。其中，混合菌吸附125I-RIA的效果最佳99.8％，410mg.g-1，經(jīng)過三次洗滌，所吸附的復(fù)合物解析10.8％-12.7％。吸附處理后的放射性廢水的顏色變淺，無異味，上清液CPM＜100、放射性活度＜10Bq/L，達(dá)到國家放射性廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。所富集回收的125I醫(yī)療廢物為干粉狀，體積縮小100倍，利于繼續(xù)放置和防止酵母菌自溶。
文檔編號C02F3/34GK102311175SQ20101021577
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者何月涵, 劉楓晨 申請人:何月涵, 劉楓晨