一种水滑石纳米粒子诱导植物细胞加速生长的方法技术

本发明专利技术公开了一种水滑石纳米粒子诱导植物细胞加速生长的方法。本发明专利技术首先利用浸渍法，将水滑石纳米粒子负载于聚己内酯的细胞生长支架；然后将负载水滑石的支架浸入细胞的培养液中；最后利用荧光共聚焦显微镜原位监控细胞的生长。水滑石层板的化学组成、正电荷密度、粒子的大小等因素具有可调控性。可通过调控层板的元素，实现对植物细胞生长过程的调控。此外，水滑石具有良好的生物相容性和高的生物反应过程的催化能力，为细胞的加速生长提供基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物
，特别是提供了一种水滑石纳米粒子诱导植物细胞加速生长的方法。
技术介绍
由于过快的人口增长，气候变化以及有限的土地、水和能源等问题，粮食需求的增长面临挑战。因此，如何预测、控制和加快农作物的生长尤为重要。为了获得和控制作物生长的准确、及时和直接的信息，对于单细胞水平上的植物细胞研究非常重要。最近，基于碳的纳米颗粒(富勒烯和碳纳米管等)的悬浮液已被发现可以加速植物组织的生长。然而，这些碳基纳米粒子在高剂量时对农作物的危害性仍然是未知数，这极大地限制了其在加快作物生长领域的实际应用。层状双羟基复合氢氧化物(水滑石)是一类阴离子型层状材料，其层板的化学组成、正电荷密度、粒子的大小等因素具有可调控性。此外，它显示了良好的生物相容性和高生物反应过程的催化能力。因此，我们将水滑石纳米粒子用于植物细胞生长过程，以控制、加速其生长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纳米粒子诱导植物细胞加速生长的方法。本专利技术的技术方案为：首先利用浸渍法，将水滑石纳米粒子负载于聚己内酯的细胞生长支架；然后将负载水滑石的支架浸入细胞的培养液中；最后利用荧光共聚焦显微镜原位监控细胞的生长。本专利技术所述的水滑石纳米粒子加速植物细胞生长的步骤如下：a.将可溶二价金属盐和可溶三价金属盐溶于去CO2和去离子水中配成混合溶液，其中二价金属离子和三价金属离子的摩尔比为1-3，二价金属离子的浓度为0.01-1.6M；用浓NH3·H2O调节上述混合溶液至pH为7-10，得到浆状液，将此浆状液置于压力容弹中，于110-150℃反应8-12h，用去CO2和去离子水离心洗涤1-6次，得到浆状物，不需要干燥，直接密封保存；b.将步骤a中制备的产物1μg–1mg加入去离子水中，室温下搅拌1–30min使水滑石纳米粒子均匀分散，得到稳定的水滑石悬浊液；c.将面积为1–2cm2聚己内酯网状支架浸入步骤b的悬浊液中1–10h，然后取出网状支架用去离子水冲洗，置于室温、空气中干燥1–2d；d.配制细胞培养基：其中包括MS粉3–5g/L，蔗糖20–40g/L，二氮苯氧基乙酸100–200μg/L，呋喃甲基腺嘌呤10–20μg/L，维生素B5母液1–5mL/L；e.在步骤d制备的细胞培养基中，室温培养包含植物细胞的悬液，其密度为2–6×104个/mL，培养时间为7–21d；f.在新鲜制备的细胞培养基中首先润湿聚己内酯支架，然后将其倾斜放置于1–5mL空的冻存管底部；g.将1–2mL步骤e培养得到的植物细胞悬液和0.5–1mL新鲜的细胞培养基分散到步骤f中的冻存管中，水平放置冻存管在摇床中以100–150rpm转数转动1-3d，取出聚己内酯支架放置于载玻片上，利用荧光共聚焦显微镜观察。所述的二价金属离子为Mg2+、Zn2+、Ni2+、Fe2+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Co2+、Cu2+和Cd2+中的任何一种；三价金属离子为Fe3+、Al3+、Ga3+和Cr3+中的任何一种。所述的维生素B5母液中包含0.1–0.2wt％烟酸，0.1–0.2wt％维生素B6盐酸盐，1–2wt％维生素B1盐酸盐和5–15wt％肌醇。本专利技术的优点在于：水滑石层板的化学组成、正电荷密度、粒子的大小等因素具有可调控性。可通过调控层板的元素，实现对植物细胞生长过程的调控。此外，它具有良好的生物相容性和高的生物反应过程的催化能力，为细胞的加速生长提供基础。附图说明图1本专利技术实施例1制备的镁铝水滑石粉末样品的X射线衍射图。其中横坐标为2θ，单位：度；纵坐标为强度。图2为本专利技术实施例1制备的镁铝水滑石粉末样品的透射电镜图。图3为本专利技术实施例1中所用的聚己内酯支架的扫描电镜图。B为A的局部放大图。图4为本专利技术实施例1中水滑石负载聚己内酯支架的扫描电镜图。B和C为A的局部放大图。图5为本专利技术实施例1中拟南芥细胞生长在支架上的荧光共聚焦显微镜图。A中支架为单纯聚己内酯支架。B为有水滑石纳米粒子负载聚己内酯支架。图6为本专利技术实施例2中拟南芥细胞生长在水滑石纳米粒子负载聚己内酯支架上的荧光共聚焦显微镜图。图7为本专利技术实施例3中拟南芥细胞生长在水滑石纳米粒子负载聚己内酯支架上的荧光共聚焦显微镜图。具体实施方式实施例1步骤A：称取15.38gMg(NO3)2·6H2O和11.25gAl(NO3)3·9H2O(Mg/Al＝2)溶于150ml去CO2、去离子水配制混合盐溶液。另取45mlNH3·H2O调节上述混合盐溶液至pH为8.5，得到浆状液。将此浆状液置于压力容弹中，于120℃反应10h。用去CO2、去离子水离心洗涤3次得到浆状物(不需要干燥)，密封保存。步骤B：将A步骤中制得的浆状物(含50μg水滑石)加入去离子水中，室温下搅拌30min使水滑石纳米粒子均匀分散，得到稳定的水滑石悬浊液；步骤C：将面积为2cm2聚己内酯网状支架浸入步骤B悬浊液5h，然后取出网状支架用去离子水冲洗。置于室温、空气中干燥1d；步骤D：配制细胞培养基：其中包括MS粉5g/L，蔗糖30g/L，二氮苯氧基乙酸100μg/L，呋喃甲基腺嘌呤10μg/L，维生素B5母液1mL/L(包含0.1％烟酸，0.2％维生素B6盐酸盐，2％维生素B1盐酸盐和10％肌醇)；步骤E：在步骤D制备的细胞培养基中，室温培养包含拟南芥细胞的悬液，其密度为5×104个/mL，培养时间为10d；步骤F：在新鲜制备的细胞培养基中首先润湿聚己内酯支架，然后将其倾斜放置于2mL空的冻存管底部；步骤G：将1mL的拟南芥细胞悬液和0.5mL新鲜的细胞培养基分散到步骤F中的冻存管中。水平放置冻存管在摇床中以100rpm转数转动1d。取出聚己内酯支架放置于载玻片上，利用荧光共聚焦显微镜观察。XRD图在2θ为10.5，21，28.9，30.2，60.2和61.3°处均出现水滑石的特征衍射峰，且峰强高、半峰宽窄，说明制备的水滑石结晶度高。透射电镜表明水滑石呈现六方晶片结构，其直径为100nm。低倍SEM图显示了聚己内酯(PCL)支架具有表面光滑的三维网格结构，其为单元格边长200μm的正方体。浸渍到LDH悬浊液后，低倍SEM图显示了聚己内酯支架的表面呈现出较粗糙的结构。于高倍SEM下可见其表面均匀吸附了LDH的纳米粒子(PCL/LDH)。于荧光共聚焦显微镜下观察到，PCL/LDH支架上植物细胞拟南芥的生长速率在24h时几乎达到了纯的PCL支架上细胞生长速率的4倍。说明LDH纳米粒子能促进植物细胞的生长。实施例2步骤A：称取23.04gMg(NO3)2·6H2O和11.25gAl(NO3)3·9H2O，Mg/Al＝3，溶于150ml去CO2、去离子水配制混合盐溶液，另取45mlNH3·H2O调节上述混合盐溶液至pH为9，得到浆状液。将此浆状液置于压力容弹中，于140℃反应12h。用去CO2、去离子水离心洗涤4次得到浆状物(不需要干燥)，密封保存。步骤B：将步骤A中制备的产物100μg水滑石加入去离子水中，室温下搅拌20min使水滑石纳米粒子均匀分散，得到稳定的水滑石悬浊液；步骤C：将面积为1cm2聚己内酯网状支架浸入步骤B悬浊液5h,然后取出网状支架用去离子水冲洗。置于室温、空气中干燥2d；步骤D：配制细胞培养基：其中包括MS粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水滑石纳米粒子诱导植物细胞加速生长的方法，其特征在于，其具体操作步骤为：a.将可溶二价金属盐和可溶三价金属盐溶于去CO2和去离子水中配成混合溶液，其中二价金属离子和三价金属离子的摩尔比为1‑3，二价金属离子的浓度为0.01‑1.6M；用浓NH3·H2O调节上述混合溶液至pH为7‑10，得到浆状液，将此浆状液置于压力容弹中，于110‑150℃反应8‑12h，用去CO2和去离子水离心洗涤1‑6次，得到浆状物，不需要干燥，直接密封保存；b.将步骤a中制备的产物1μg–1mg加入去离子水中，室温下搅拌1–30min使水滑石纳米粒子均匀分散，得到稳定的水滑石悬浊液；c.将面积为1–2cm2聚己内酯网状支架浸入步骤b的悬浊液中1–10h，然后取出网状支架用去离子水冲洗，置于室温、空气中干燥1–2d；d.配制细胞培养基：其中包括MS粉3–5g/L，蔗糖20–40g/L，二氮苯氧基乙酸100–200μg/L，呋喃甲基腺嘌呤10–20μg/L，维生素B5母液1–5mL/L；e.在步骤d制备的细胞培养基中，室温培养包含植物细胞的悬液，其密度为2–6×104个/mL，培养时间为7–21d；f.在新鲜制备的细胞培养基中首先润湿聚己内酯支架，然后将其倾斜放置于1–5mL空的冻存管底部；g.将1–2mL步骤e培养得到的植物细胞悬液和0.5–1mL新鲜的细胞培养基分散到步骤f中的冻存管中，水平放置冻存管在摇床中以100–150rpm转数转动1‑3d，取出聚己内酯支架放置于载玻片上，利用荧光共聚焦显微镜观察。...

【技术特征摘要】
1.一种水滑石纳米粒子诱导植物细胞加速生长的方法，其特征在于，其具体操作步骤为：a.将可溶二价金属盐和可溶三价金属盐溶于去CO2和去离子水中配成混合溶液，其中二价金属离子和三价金属离子的摩尔比为1-3，二价金属离子的浓度为0.01-1.6M；用浓NH3·H2O调节上述混合溶液至pH为7-10，得到浆状液，将此浆状液置于压力容弹中，于110-150℃反应8-12h，用去CO2和去离子水离心洗涤1-6次，得到浆状物，不需要干燥，直接密封保存；b.将步骤a中制备的产物1μg–1mg加入去离子水中，室温下搅拌1–30min使水滑石纳米粒子均匀分散，得到稳定的水滑石悬浊液；c.将面积为1–2cm2聚己内酯网状支架浸入步骤b的悬浊液中1–10h，然后取出网状支架用去离子水冲洗，置于室温、空气中干燥1–2d；d.配制细胞培养基：其中包括MS粉3–5g/L，蔗糖20–40g/L，二氮苯氧基乙酸100–200μg/L，呋喃甲基腺嘌呤10–20μg/L，维生素B5母液1...

【专利技术属性】
技术研发人员：史文颖，雒超杰，白丽倩，特纳柯诺德·霍赫莱，保罗·达尔顿，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11