固体平板磁泳分离细菌新方法的研究

氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）能够在胞内形成电子致密的磁性颗粒,它的这种特性使利用氧化亚铁硫杆菌合成生物纳米磁性材料成为了可能。本课题组为了筛选出合成磁性颗粒能力强的菌株,对原有的液体磁泳进行了改进,采用了新的固体平板磁泳方法来筛选纯化目的菌株。经过磁泳分离后,细菌中含磁性颗粒的细胞比例由原始菌群的30％上升到90％,胞内含有的磁颗粒数目也由1~2颗增加至2~5颗,筛选得到的细菌在人工磁场下会进行趋磁运动。实验结果表明,氧化亚铁硫杆菌具有较弱的趋磁性,在人工磁场下会进行趋磁运动,但仅在地磁场作用下不能定向运动,利用固体平板磁泳筛选纯化含有磁性颗粒的氧化亚铁硫杆菌的方法是切实可行的,磁泳分离技术的进一步完善和改进为传统的微生物菌种分离提供了新的途径,为研究纯氧化亚铁硫杆菌菌株胞内磁性颗粒的形成条件及机理提供了前提条件,也为今后从浸矿细菌中分离筛选更多的含有磁性颗粒的菌株打下基础。     

磁分离仪分离磁性细菌的新方法

磁性细菌胞内可以产生磁性颗粒,因此具有趋磁性,基于这种特性,利用磁分离的原理,本研究开发了一种磁性细菌分离仪,提供了一种分离磁性细菌的新方法。以氧化亚铁硫杆菌为例,使用磁性细菌分离仪进行分离,可以得到强磁菌和弱磁菌。利用透射电镜观察,强磁菌胞内磁性颗粒明显多于弱磁菌;半固体平板磁泳实验也表明强磁菌趋磁性明显强于弱磁菌。各项实验结果表明磁性细菌分离仪可以有效地分离磁性细菌,这是一种分离磁性细菌的新方法,将促进磁性细菌分离培养的研究。     

从海洋中发现增殖极快的向磁细菌

东京农工大学工学院松永副教授从日本近海分离到的向磁细菌,可在60小时内增殖40倍(约10~6/ml)。向磁细菌具有能感应磁性而游动的性质,能将铁摄人菌体内并在磁微粒子上保留。     

趋磁细菌AMB-1生物矿化相关蛋白Mms6参与磁小体的合成

【目的】研究趋磁细菌AMB-1生物矿化相关蛋白Mms6与磁小体合成的关系。【方法】在液体静置培养条件和好氧条件下对AMB-1进行培养,分析基因mms6在不同培养条件下转录水平的变化;对基因mms6进行基因敲除,分析突变株的生长和产磁变化。【结果】基因mms6的转录水平随着磁小体的合成逐渐升高;mms6的突变导致菌株在液体静置培养条件下趋磁性降低约50%,但不会影响菌株的生长水平。【结论】基因mms6参与了趋磁细菌AMB-1胞内磁小体的合成。     

红条毛肤石鳖齿舌牙齿内Fe3O4的研究

目的:探讨红条毛肤石鳖齿舌牙齿内磁性纳米物质(Fe3O4)的晶体结构、磁畴及磁晶各向异性等磁学性质.方法:从红条毛肤石鳖齿舌主要横向牙齿中提取出磁性纳米磁性矿物质(Fe3O4),用高分辨透射电子显微镜,扫描电子显微镜研究其外貌及晶体结构,用磁力显微镜观察其磁畴结构,然后利用超导量子干涉磁强计(SQUID)和磁转矩测量仪测量其磁化曲线,探讨它的磁各向异性.结果:①红条毛肤石鳖齿舌中的磁铁矿为长约几微米、宽约100纳米的长条片壮物质,由尺度约为50纳米的磁铁矿小晶粒及有机物质构成.②小晶粒的[111]方向沿着长条片状物质的长度方向,具有沿着厚度方向的单磁畴结构.③SQUID和磁转矩测量均证明长条片状纳米磁性矿物质的长度方向为易磁化方向.红条毛肤石鳖齿舌中的磁性矿物质与自然界中的磁铁矿具有相同的结构.结论:红条毛肤石鳖齿舌中的磁性物质为具有单畴结构、易磁化方向为[111]方向的Fe3O4晶体.     

磁细菌和细菌磁的研究进展

磁细菌具有磁性趋向性,可沿地球磁场磁力线向磁极移动,甚至在磁力较弱的地域也是如此.Blakemore (1975)首先进行了描述,他们分布广泛,主要存在于海水,淡水的生物沉积物中.磁细菌能够合成胞内磁铁颗粒(Fe_3O_4),因而具有磁性趋向性.这些磁粒在50～100nm的特定范围内为膜所包围,10～20个颗粒相连成线状,构成细菌磁.许多研究者已成功研制了生产细菌磁的机械装置,但到目前为止,还设有细菌磁直接应用的报道.     

开发磁性细菌资源

早在上世纪70年代中期，美国研究人员第一次发现内磁螺菌，如向磁水生螺菌(Aguaspirillum magnetotactium)，菌体螺旋状，两端有鞭毛，沿菌体细胞质膜边界分布大小均一的方形微细磁性体(magnetosome)，通称微细磁石(Fe3O4)，其含量占菌体的2％～3％，最高达到3．8％(干重)，而一般的大肠杆菌含铁量只有0．017％，正因为磁性细菌具有超常的磁石性质，在地球这样     

有望用微生物技术研制磁性壳聚糖

在《壳聚糖材料与生物生产》一中提到磁性壳聚糖材料问题,这里再作点补充。壳聚糖和磁性物质都能通过微生物途径进行生产,各自产生优质产品已展现其潜在的实用性。就磁性物质而言,1975年在美国发现向磁螺菌以来挚整30年,对细菌内所含磁性物质引起注意,细菌内含有两条磁粒长链,     

磁导航技术辅助麦芒仿生鼻肠营养管的设计和初步实验研究

目的:为解决现有液囊鼻肠营养管置管过程中漂浮时间长、成功率低的问题,设计了基于磁导航技术辅助的磁性麦芒仿生鼻肠营养管。方法:分析了麦芒在管腔内能够快速单向移动的力学原理,结合磁外科相关技术,提出了鼻肠管头端内嵌磁性麦芒仿生结构设计方案和磁导航技术辅助快速推进的操作方法,并在体内外模拟了其运动情况。结果:体外管路模拟实验提示麦芒仿生结构在外力作用下能够快速移动。家兔肠道实验显示,磁性麦芒仿生结构在导航磁体引导下,能够在肠道内快速单向移动。结论:磁性麦芒仿生结构在导航磁体的引导下能够实现消化道内快速单向移动,该设计进一步优化有望用于临床。     

磁场下铁基氧化物纳米材料的生物医学应用

在过去的几年中,磁性纳米材料的快速发展对生物医学变革产生了巨大的影响。作为磁性纳米材料家族重要的一大分类,纳米级铁基氧化物由于其良好的生物相容性、表面易功能化、独特的磁学性质等特点,在生物医学相关领域展现出巨大的应用前景。本综述围绕磁场下铁基氧化物纳米材料的生物医学应用,介绍了近年来其在磁分离、磁性药物靶向(magnetic drug targeting, MDT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)、磁性粒子成像(magnetic particle imaging, MPI)、磁响应药物释放、磁流体热疗(magnetic fluid hyperthermia, MFH)等领域的研究进展,并对铁基氧化物纳米材料在生物医学领域未来的发展方向进行了展望。     

补料发酵法批量培养磁敏感氧化亚铁硫杆菌

磁敏感氧化亚铁硫杆菌胞内可以生成磁性颗粒,探索其培养条件对趋磁细菌的研究有重要意义。利用补料发酵法,实现了磁敏感氧化亚铁硫杆菌的实验室批量培养。发酵终体积为2L的摇瓶发酵条件下,培养40h后一次补Fe2+(5%),使最高菌体浓度达到2.33×107个/ml,比不补料对照提高了60.69%;同样条件下,补入9K全料则可达到2.47×107个/ml,比不补料对照提高70.34%;原子力显微镜磁扫描结果显示发酵得到的菌体有明显磁性,即胞内含有大量磁性颗粒。     

山西耕作土壤样品磁性空间分异及其环境意义

本文分析了山西高原土壤耕作层(0-20cm)25个样品的磁性,用GIS空间分析方法,得出土壤磁化率平面分布等值线图和空间三维模型。磁化率空间分布机理如下:首先,强烈的人为影响使土壤中磁性矿物人为来源占有重要地位。第二,土壤磁性矿物以亚铁磁性的磁铁矿和磁赤铁矿为主导。第三,土壤磁化率极值差及其与母质之间的差异均受广泛而较均一的黄土母质的影响。第四,晋西北和晋中等区域出现土壤磁化率高值区域。第五,人为作用强烈影响掩盖了气温、降水等气候因子对土壤磁化率的作用。     

趋磁细菌及磁小体的生物医学应用研究进展

近年来,趋磁细菌及其生物自身合成的磁小体由于良好的生物安全性逐渐被人们所认识,并被用于生物工程和医学应用研究。与人工化学合成磁性纳米颗粒相比,从趋磁细菌中提取的磁小体具有生物膜包被、生物相容性高、粒径均一及磁性高等优势。趋磁细菌因磁小体在其胞内呈链状排列,具有沿磁场方向泳动的能力,也被应用于各种应用研究。因此,综述了趋磁细菌及磁小体特性,并就最近的研究进展重点综述趋磁细菌和磁小体在生物工程及医学应用等领域的最新研究进展。     

纳米磁性颗粒标记的免疫层析法定量检测人乙型肝炎表面抗原

目的:应用纳米磁性颗粒标记的免疫层析法,研制可应用于乙肝表面抗原(HBsAg)快速定量检测的层析试纸条。方法:用1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺(EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)交联的方法标记纳米磁珠,喷膜仪喷点硝酸纤维膜;根据双抗体夹心法原理建立免疫层析试纸条,对HBsAg特异性抗体捕获的磁信号进行检测,并对磁信号检测结果进行统计学分析和评价。结果:建立了HBsAg纳米磁性免疫层析试纸条,最低限度检测为0.1 ng/mL的HBsAg抗原,检测灵敏度达到了同类产品ELISA分析法的标准,且检测时间控制在5 min内;经检测临床血清标本证实,该方法可根据磁信号定量检测乙肝患者血清中HBsAg的浓度。结论:HBsAg纳米磁性免疫层析方法具有简单快速、灵敏度高的特点,可应用于临床血清样本中HBsAg的检测;该方法为体内极微量抗原抗体的快速检测建立了新模式。     

趋磁细菌多样性与应用研究进展 *

趋磁细菌是一类可以沿磁场方向进行运动的微生物统称,在细胞内合成由生物膜包被、链状排列、纳米级、单磁畴的磁铁矿 (Fe₃O₄) 或胶黄铁矿 (Fe₃S₄) 的磁小体颗粒。趋磁细菌在自然界分布广泛且多样性丰富,不仅在水环境和沉积环境的铁、硫、碳、氮、磷等元素生物地球化学循环中发挥重要作用,而且在污染治理、疾病诊断和治疗等方面有较好的应用。趋磁细菌磁小体由生物膜包被并在细胞调控下合成,是一类新型的生物源磁性纳米材料。相比常规化学合成的磁性纳米颗粒,磁小体具有大小均一、生物相容性高、兼具化学修饰和基因工程修饰功能等特点,在磁性分离、固定化酶、食品检测、环境监测、医学诊断、磁共振成像、磁热疗和靶向治疗等方面具有广阔的应用前景。在介绍趋磁细菌多样性研究的基础上,综述了趋磁细菌和磁小体的制备、修饰及其应用的最新进展,并对未来的研究进行了展望。     

Acidthiobacillus ferrooxidans中磁小体的提取

At.f和趋磁细菌在生理特性和生长环境有一定的相似性,而且镜检发现At.f具有趋磁性,所以本文采用了趋磁细菌中磁小体的提取方法尝试提取At.f中的磁小体,用超声波破碎At.f后,以磁铁吸取其体内的磁性颗粒,经过检测,发现其体内确实存在含铁元素的磁性颗粒。提取粗样品经过电镜分析,证实其体内存在着少量由脂质包裹的磁小体。磁小体悬浮液经过蔗糖密度梯度离心纯化后,对其作透射电镜,可以清晰的看到磁小体。实验结果表明,At.f体内存在少量的磁小体,正是由于磁小体的存在,才使得At.f在外加磁场作用下发生磁生物效应。这是首次发现从酸性矿坑水分离的At.f具有趋磁性,并从中提取到了磁小体,可以利用At.f的趋磁性将其按照不同磁性进行分离,从而获得活性高的、对不同磁性矿物有特异性的高效浸矿菌种。     

基于磁性纳米材料的肿瘤靶向治疗研究进展

磁性纳米材料具有独特的磁学性质，可响应外磁场，产生力、热等效应。如在静磁场下将药物磁靶向递送至肿瘤部位；低频交变磁场下可将纳米药物主动渗透至病灶部位，实现瘤内均一分布；中频交变磁场作用下磁滞损耗产生热和增强的活性氧，用于肿瘤治疗。磁性纳米材料同时具有尺寸依赖的磁学性质以及表面多功能化等特点，可将磁靶向、分子靶向以及磁热疗联合。此外，磁性纳米材料具有磁共振成像性能以及纳米酶催化特性，使其在肿瘤诊疗一体化治疗方面获得了广泛应用。近年来，纳米给药系统不断被优化，基于磁性纳米材料的肿瘤靶向治疗也得到了长足的发展。鉴于此，本文围绕提高靶向肿瘤治疗效果，从磁靶向药物治疗、被动靶向磁热疗和主动分子靶向磁热疗、纳米酶特性以及诊疗一体化应用等几方面出发，综述了基于磁性纳米材料的肿瘤靶向治疗研究进展。     

细菌磁的生物技术开发和利用

细菌磁的生物技术开发和利用任修海（上海大学生物工程系,上海２０１８００）磁细菌即向磁性细菌沿地球磁力线移动,其细菌内含有自身合成的生物磁颗粒,这些颗粒细小均匀,外被生物膜,呈链状排列。最近在磁细菌的分离及培养技术上获得许多进展,为细菌磁的大规模生产奠...     

制备硅包覆的磁性微球用于蓖麻叶DNA的提取

目的:采用溶剂热方法合成Fe3O4磁性微球,在其表面进行硅包覆,将其应用于蓖麻叶染色体DNA提取.方法:利用透射电子显微镜(TEM),红外光谱仪(FT-IR),振动磁强计(VSM)对合成的磁性微球进行表征,最后用电泳验证核酸.结果:合成的硅包覆的磁性微球粒径均匀、具有超顺磁性和高饱和磁含量.对蓖麻叶染色体DNA提取,A260/A280达到1.83,产率为0.556mg/g.结论:与传统氯仿-异戊醇抽提法相比,基于硅包覆磁微球的磁目相提取DNA方法具有操作简便,周期短,提取率高,产品纯度高等优点.     

鳜对葡萄糖和糊精利用差异比较研究

研究通过比较鳜(Siniperca chuatsi)对不同碳水化合物的利用差异, 探究肉食性鱼类对碳水化合物利用的分子机制。按照1670 mg/kg剂量对鳜灌喂葡萄糖和糊精后, 分别在0、1h、2h、3h、4h、8h、12h和24h收集水样、血浆、肝脏和肌肉, 检测尿糖、血糖、血甘油三酯、血胰岛素、肝糖原、肌糖原含量及糖代谢相关基因表达水平等指标。结果显示: (1) 灌喂后1—12h内, 两组鳜相比, 葡萄糖组尿糖显著高于糊精组, 血糖及胰岛素含量在两组间无显著差异; (2) 两组鳜甘油三酯含量在2h时达到最大值, 糊精组甘油三酯含量在4h时显著高于葡萄糖组, 糊精组肝糖原含量在1h时显著高于葡萄糖组, 且糊精组肌糖原含量在24h内均显著高于葡萄糖组; (3) 灌喂后1h, 灌喂糊精组葡萄糖激酶(Glucokinase, GK)、脂肪酸合成酶(Fatty Acid Synthetase, FAS)、乙酰辅酶A羧化酶Ⅰ型(Acetyl-CoA Carboxylase Type Ⅰ, ACC1)、柠檬酸合成酶(Citroyl Synthetase, CS)基因表达水平显著高于葡萄糖组, 而在灌喂后8h, 糊精组糖原合酶(Glycogen Synthase, GS)和CS基因表达水平却显著低于葡萄糖组。结果表明, 肉食性鱼类鳜摄入糖后可以促进糖原和脂肪的合成, 转化为糖原和甘油三酯, 从而减少未利用糖的排出, 且鳜对葡萄糖的利用效率低于糊精。