真菌多糖包覆量子点的生物合成及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种真菌多糖包覆量子点的生物合成方法及其应用。该发明专利技术是以能产生胞外多糖的丝状真菌作为合成菌株，以氯化镉等作为金属元素供体，以亚碲酸钠、亚硒酸钠、亚硫酸钠等作为非金属元素供体，在低温培养条件下生物合成真菌多糖包覆的量子点，进而采用乙醇沉淀法对量子点进行分离纯化。该合成方法具有成本低廉、反应条件温和、产物毒性低、荧光光谱特征可控等优点，所制备的量子点在病原真菌检测、真菌多糖免疫机制研究、细胞成像、观赏鱼鸟花卉荧光着色、量子点敏化太阳能电池等诸多方面具有广阔的应用前景，从而能产生良好的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料制备
，涉及可用于多糖体外示踪、病原真菌检测、细胞成像、真菌多糖免疫机制研究、观赏鱼鸟花卉荧光着色、量子点敏化太阳能电池等方面的真菌多糖包覆量子点，具体涉及真菌多糖包覆量子点的生物合成及其应用。
技术介绍
量子点(Quantumdot,QD)是一类准零维纳米材料，粒径通常介于1-10nm之间。该类材料由Ⅱ-Ⅵ族(如：Cd，Pb与S，Se，Te)或Ⅲ～Ⅴ族(如：In，Ga与P，As)元素组成，常见的量子点材料包括CdS、CdSe、CdTe、GaAs、InAs等。量子点的电子和空穴被量子限域，其连续的能带结构被分割成具有分子特性的分立能级结构，因而该类材料受到光激发后可发生荧光。与传统的有机荧光染料相比，量子点荧光材料的激发光谱宽且连续分布，发射光的稳定性强，不易发生光漂白，并且通过控制量子点粒径可以获得从紫外至近红外范围内的任意发射光谱。鉴于在荧光特性上的诸多优点，量子点在生物荧光成像方面具有广泛的应用前景。不仅如此，量子点独特的光电学性能使其在光电子器件、太阳能电池、激光器等方面同样应用广泛。因此，量子点成为近年来材料科学的研究热点。量子点的合成方法主要包括有机相合成法与水相合成法。在有机相合成法中，金属前体在配体和特定溶剂中分解成单体而形成核心，晶体成核后由于有机配体，如三辛基膦(TOPO)、十四烷基膦酸(TDPA)、己基膦酸等(HPA)等的包覆作用而被限制生长，所形成的量子点晶体得以稳定存在。该方法合成的量子点粒径均匀，分散性好，但合成过程中需要高温热解，合成设备苛刻，合成原料具有强毒性，操作复杂，合成过程不易控制。不仅如此，所合成的量子点为脂溶性，不能直接与生物分子相连，而需要先进行复杂的表面修饰才能应用。与此相比，水相合成法所制备的量子点不需要进行表面修饰即可与生物分子连接，使用便捷。该方法是采用含巯基的小分子化合物，如巯基丁酸(MCA)、巯基乙醇(MCH)、L-半胱氨酸(L-Cys)等对成核体系进行分散，在防止晶体聚合的同时对晶体表面进行功能修饰，并使晶体具备良好的水溶性。然而，该方法对设备要求高，合成过程中会产生H2Te、H2Se等剧毒气体，而且量子点与水相分离难度大。因此，探索高效、绿色的量子点水相合成方法势在必行。近年来，随着生物技术的迅速发展，采用生物合成法制备纳米材料日益受到关注，这是因为该类方法具有反应条件温和、反应过程安全易控、成本低廉、产物生物相容性好等诸多优点，因而必将成为纳米材料合成领域的重要发展趋势。对于量子点生物合成而言，人们开始尝试采用大肠杆菌、酿酒酵母、蚯蚓等模式生物合成CdS、CdSe、CdTe等量子点材料。然而，迄今为止，采用生物合成方法制备量子点存在量子点产率低、分离过程繁琐等不足。因此，生物合成量子点的相关方法亟待改进与完善。鉴于真菌感染及真菌污染在人类健康、食品安全、工业生产等诸多方面具有极为负面的影响，真菌检测具有非常重要的意义。然而，迄今该类检测基本仍采用传统的菌培方法。该方法不仅费时费力，而且对于不易培养的真菌易产生假阴性结果。因此，临床检测、食品检测等诸多领域亟需快捷、准确的真菌检测方法。与传统的菌培方法相比，免疫荧光方法因具有特异性强、操作时间短等优点，势必在真菌检测方面具有广阔的应用前景。但目前仍罕见有针对真菌的免疫荧光试剂的报道。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有量子点合成过程中制备成本高、操作复杂、设备要求高、易产生有毒物质、分离过程繁琐等诸多问题，而提供一种采用丝状真菌合成多糖包覆的制备方法，以及所制备的量子点在多糖体内示踪、病原真菌检测、真菌多糖免疫机制研究、观赏鱼鸟花卉荧光着色、量子点敏化太阳能电池等方面的应用。一类采用生物合成法制备的真菌多糖包覆量子点，是采用能产生胞外多糖的丝状真菌制备的多糖包被量子点，包括CdS，CdSe，CdTe，GaAs、InAs等，其粒径大小为1-10nm，激发光波长范围为200-700nm，发射光波长为400nm-800nm，发射荧光颜色为蓝色、绿色、黄色、橙色或红色。一种真菌多糖包覆量子点的生物合成方法，是以能产生胞外多糖的丝状真菌作为合成菌株，往培养液中添加量子点合成前体，以硼氢化钠为还原剂，以巯基乙酸(或其他含巯基化合物)为稳定剂，通过改变培养温度(温度20-37℃)，制备不同粒径及不同荧光发射光谱的量子点，进而采用乙醇沉淀法分离得到目的产物。其步骤为：(1)真菌液体培养以能够产生胞外多糖的真菌，如糙皮侧耳(Pleurotusostreatus)、香菇(Lentinulaedodes)、灵芝(Ganodermalucidum)、木耳(Auriculariaauricula)和猴头菇(Hericiumerinaceus)等作为合成菌株，采用改良高氏培养基(蛋白胨0.25％，葡萄糖1.5％，酵母膏0.25％，KH2PO40.005％，MgSO40.0025％)，在25-35℃下，摇床培养制备富含胞外多糖的菌丝体悬液。(2)量子点合成在富含真菌多糖的菌丝体悬液中，按0.15-0.2g/L的添加量添加亚碲酸钠(或其他非金属元素供体，如亚硒酸钠或亚硫酸钠)，按0.8g/L的添加量添加氯化镉(或其他金属元素供体，如其他Ⅱ族或Ⅲ族金属元素化合物)，充分混匀。随后按1.5-2g/L的添加量添加巯基乙酸(或其他含巯基化合物)作为稳定剂，按1-1.5g/L的添加量添加硼氢化钠作为还原剂，充分混匀。将混合体系置于摇床中，通过改变培养温度(20-37℃)与培养时间(4-8d)，得到不同粒径与不同荧光发射光谱的量子点。(3)量子点分离采用乙醇沉淀法，以反应液与乙醇比例为1：3的剂量，往步骤(2)反应液中添加无水乙醇或工业酒精，混匀后静置，使多糖包覆的量子点充分沉淀。弃上清，室温干燥或冷冻真空干燥，得到目的产物真菌多糖包覆量子点干粉。本专利技术方法制备的量子点可用于生物检测、细胞成像、动植物活体荧光着色和量子点敏化太阳能电池中。所述生物检测如病原真菌临床检测，具体方法如下：采用微孔滤膜过滤所使用的过滤装置为微型组装式正压滤器；即采用2ml医用注射器吸取待测患者尿液标本1.0ml，注射器乳头连接组装式正压滤器，过滤尿液，滤膜直径与滤器内径相同；在过滤尿液后，将滤膜取出，倒扣于载玻片，热固定包被后进行菌体-多糖包被量子点反应、水冲洗、荧光检测，此方法可有效避免检测结果的假阴性，检测浓度可达102个菌/mL样品。本专利技术的优点和有益效果：本专利技术方法具有操作便捷、对设备要求低、反应条件温和、产物分离简单、回收率高、产物性质稳定等特点，能够有效降低量子点合成过程中的能耗及剧毒气体的污染，降低合成成本，从而产生良好的经济效益和社会效益。附图说明图1是香菇多糖包覆CdTe量子点制备的技术路线。图2是真菌多糖包覆量子点的透射电镜表征图。图3是真菌多糖包覆量子点的荧光光谱图。图4是真菌多糖包覆量子点检测尿液真菌的荧光观察图。下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细的说明。具体实施方式实施例一：真菌多糖包覆CdTe量子点的生物合成与应用真菌多糖包覆量子点生物合成的技术路线见附图1。下面以香菇菌株合成真菌多糖包覆CdTe量子点为例进行介绍：(1)菌体培养从斜面试管中挑取糙皮侧耳(Pleurotusostr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真菌多糖包覆量子点的生物合成方法，其特征在于该方法包括：(1)真菌液体培养以能产生胞外多糖的真菌作为合成菌株，制备富含胞外多糖的菌丝体悬液；所述能产生胞外多糖的真菌包括但不限于糙皮侧耳(Pleurotus ostreatus)、香菇(Lentinula edodes)、灵芝(Ganoderma lucidum)、木耳(Auricularia auricula)和猴头菇(Hericium erinaceus)；(2)量子点合成往菌丝体悬液中加入：a)氯化镉或其他Ⅱ族、Ⅲ族金属元素化合物，b)亚碲酸钠或亚硒酸钠、亚硫酸钠；以硼氢化钠为还原剂，以巯基乙酸或其他含巯基化合物为稳定剂，通过改变培养温度，温度20‑37℃，制备不同粒径及不同荧光发射光谱的量子点；(3)量子点分离采用乙醇沉淀法，对真菌多糖包覆量子点进行分离，采用室温干燥或冷冻真空干燥法对样品进行干燥，得到真菌多糖包覆量子点干粉。

【技术特征摘要】
1.一种真菌多糖包覆量子点的生物合成方法，其特征在于该方法包括：(1)真菌液体培养以能产生胞外多糖的真菌作为合成菌株，制备富含胞外多糖的菌丝体悬液；所述能产生胞外多糖的真菌包括但不限于糙皮侧耳(Pleurotusostreatus)、香菇(Lentinulaedodes)、灵芝(Ganodermalucidum)、木耳(Auriculariaauricula)和猴头菇(Hericiumerinaceus)；(2)量子点合成往菌丝体悬液中加入：a)氯化镉或其他Ⅱ族、Ⅲ族金属元素化合物，b)亚碲酸钠或亚硒酸钠、亚硫酸钠；以硼氢化钠为还原剂，以巯基乙酸或其他含巯基化合物为稳定剂，通过改变培养温度，温度20-37℃，制备不同粒径及不同荧光发射光谱的量子点；(3)量子点分离采用乙醇沉淀法，对真菌多糖包覆量子点进行分离，采用室温干燥或冷冻真空干燥法对样品进行干燥，得到真菌多糖包覆量子点干粉。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所制备的量子点具有不...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻其林，陈家童，李明春，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12