【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微生物反应器，特别是涉及一种利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法。
技术介绍
1、相比于化学反应，生物反应器在微生物或酶的作用下进行，反应条件更温和，能耗更低，对空气、水等环境的污染更轻，是实现高效、环保、清洁生产的关键技术，有望破解人类面临的健康、能源、环境等诸多问题。基于目前行业发展和基础研究，传统生物反应器仍面临效率低下导致经济成本和环境成本高昂的问题，其中，死细胞利用率低的问题是生物反应器普遍存在和易忽略的关键一环，是废弃物资源化利用的一大缺口。因此，寻求有效方法促进反应过程中死细菌内容物释放，提供微生物反应所需营养，是提升传统生物反应器产物产率、减少成本和污泥处置量以及反应过程持续化亟需解决的重要问题。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有生物反应器存在死细菌利用效率低等问题，提供一种利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，该方法利用功能化磁性纳米颗粒与核仁区高亲核力的结合，在低频磁场的诱导下利用纳米粒子磁机械力破坏死细菌结构，释放内容物，综合提升反应器效能。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供一种利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，包括以下步骤：
4、将功能化磁性纳米颗粒加入到含有死细菌的生物反应器中混合，得到混合体系；
5、向所述混合体系施加磁场进行处理。
6、本专利技术技术构思：
7、磁性纳米颗粒，包括纯金属类、金属合金
8、本专利技术基于磁性材料作为磁芯基体，在表面通过物化交联作用嫁接亲核材料，或者在亲核材料中引入具有磁响应性材料，最终合成对细菌核仁区高亲核力的超小型功能化磁性纳米颗粒，将上述功能化磁性纳米颗粒置于含死细菌的生物反应器中充分混合，功能化磁性纳米颗粒会选择性地通过死细菌细胞壁孔洞进入死细胞内部(细菌死亡后，细胞壁或者细胞膜通透性增加，不再具有选择透过性，细胞壁缺失完整性，产生较大的孔隙；功能化磁性纳米颗粒表面的亲核材料、官能团等能对细菌核仁区产生亲和力，死细菌的细胞壁通透性大，导致功能化磁性纳米颗粒进入其死细菌内部而不能进入活细菌中，从而实现对死细菌的选择性进入)；然后利用具有一定磁场强度和频率的低频磁场远程控制进入死细菌内部的纳米颗粒按照特定的轨迹和幅度运动，进入死细菌内部的功能化纳米颗粒可以从内部利用机械力使死细菌细胞破壁和释放内容物，因为磁致运动幅度较小，未进入死细菌内部的功能化纳米颗粒对活细菌胞体造成损伤的概率极低。本专利技术方法可提高生物反应器底物浓度、减少残渣产生量和提高产物产率。
9、本专利技术公开了以下技术效果：
10、(1)本专利技术超小型(2-10nm)功能化磁性纳米颗粒表面具有多种官能团，包括胺基、羧基、羟基、苯基或硫醇基等，在与死细菌共混合过程中，几乎所有功能化磁性纳米颗粒均匀进入到死细菌细胞内部，基于其磁响应性，可以实现较高回收率(92-99％)，具有一定的环境-经济效益。
11、(2)在本专利技术优选的实施方式中，采用磁性基体与荧光碳点结合的功能化磁性纳米颗粒具有荧光特性，荧光特性的存在，避免了使用传统单一荧光染料(如荧光素、罗丹明等)污染环境、且无法回收的问题，使得功能化磁性纳米颗粒在死、活细胞的区分上具有优异的选择能力，在定向破坏死细菌促进生物反应器效能上具有应用价值。
12、(3)通过引入低频磁场，使得功能化磁性纳米颗粒在培养基中按照特定的轨迹和幅度运动，改变永磁铁的个数、排放位置，以及装置旋转的频率，可以远程操控功能化磁性纳米颗粒的运动情况，在一定的磁发生条件(10～30hz，40～75mt)下能对死细菌具有一定的破坏效应，在磁处理2～5h后，培养基溶液中的多糖浓度、cod浓度以及蛋白质浓度均提高，表明死细菌被有效破坏。
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1.一种利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，所述功能化磁性纳米颗粒的粒径为2-10nm；所述功能化磁性纳米颗粒饱和磁化强度40-80emug-1；所述功能化磁性纳米颗粒在磁场中所产生的磁机械力30-90pN。
3.根据权利要求1所述的利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，所述功能化磁性纳米颗粒通过在磁性基体表面经物化交联作用嫁接亲核材料，或者在亲核材料中引入具有磁响应性材料制备得到。
4.根据权利要求3所述的利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，所述亲核材料为核酸适配体、亲核染料、荧光碳点和亲核化合物中的一种。
5.根据权利要求3所述的利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，所述物化交联作用具体为：先将多巴胺或聚乙二醇包覆于磁性基体表面，再利用—OH或—NH2官能团与亲核材料上的—NH2或—COOH共价结合。
6.根据权利要求3所述的利
7.根据权利要求1所述的利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，所述混合体系中功能化磁性纳米颗粒的浓度为15-30mg/L，混合体系中细菌的密集度为0.8×107～1.2×107CFU/mL。
8.根据权利要求1所述的利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，所述混合的时间不少于24h。
9.根据权利要求1所述的利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，所述磁场的频率为10-30Hz，磁感应强度为40-75mT。
10.根据权利要求1所述的利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，所述处理的时间为8-12h。
...【技术特征摘要】
1.一种利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，所述功能化磁性纳米颗粒的粒径为2-10nm；所述功能化磁性纳米颗粒饱和磁化强度40-80emug-1；所述功能化磁性纳米颗粒在磁场中所产生的磁机械力30-90pn。
3.根据权利要求1所述的利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，所述功能化磁性纳米颗粒通过在磁性基体表面经物化交联作用嫁接亲核材料，或者在亲核材料中引入具有磁响应性材料制备得到。
4.根据权利要求3所述的利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，所述亲核材料为核酸适配体、亲核染料、荧光碳点和亲核化合物中的一种。
5.根据权利要求3所述的利用磁性纳米颗粒靶向/破坏死细菌释放内容物方法，其特征在于，所述物化交联作用具体为：先将多巴胺或聚乙二醇包覆于磁性基体表面，再利用—oh或—nh2官能团与亲核...
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