第11卷第1期 2011年2月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
以集胞藻6803为生物模板制备二氧化硅中空微球
张博，任天瑞"，吴青海，王全喜”，冯浩”
VoL1I No.1 Feb.2011
(1.教育部资源化学重点实验室：2.上海师范大学生命与环境科学学院，上海200234；3.中国科学院水利部水土保持研究所，陕西西安712100) 摘要：以蓝藻类的集胞藻6803为生物模板，用溶胶-凝胶法合成了不同形貌的SiO2，并对集胞藻6803和所制SiO2 进行了分析.建立了选择性合成单分散SiO，微球和空心SiO2的反应条件，探讨了不同形貌材料的形成机理。结果表明，形成的SiO，微球形貌规整，分散良好，粒径分布较窄，平均粒径为1.5μm，能保持细胞分裂阶段的原貌，呈无定型态.SiO,纳米粒子能均匀包覆在藻细胞表面，形成的空心SiO2微球壁厚均一，能保持藻细胞的形貌。证实了空心 SiO,和SiO,微球形成机理是吸附和渗透过程不同
关键调：生物模板：集胞藻6803：SiO2微球；空心SiO2
中图分类号：0632.5；TQ314.24 1前言
文献标识码：A
SiO,因具有光学透明性、化学情性、生物兼容性等特点，在现代新材料中具有重要的地位，可应用于催化剂载体()、色谱填料(2]、药物控释体系载体[3]等方面
不同形貌的SiO2依赖于不同的合成方法.文献报道的制备SiO,微球的方法有微乳液法[4,5]、化学气相沉积法16]和Stobe法闪等。中空微球制备方法已报道的有胶束自组装法[8,9]、模板法[10-13]、乳液法[14,15]和喷雾反应法[16,17]等。其中模板法最为常用，包括层层自组装法(Layer by Layer)18,19]和溶胶凝胶法(SolGel)20,21],
生物模板技术是利用天然生物结构作为模板制备具有特殊结构材料的新技术。细菌[2]、DNA(2]、病毒(2] 等诸多生物都已被用作生物模板制备特殊材料.蓝藻作为生物模板合成各种材料，比其他合成方法有几大优点：(1)合成过程中避免了表面修饰和活化步骤，从而减少了实验处理步骤；(2)蓝藻大量存在于自然界中，易获得，比其他模板更经济、环保、安全；(3)由于蓝藻有各种形态，可制备各种形貌的材料
本工作采用集胞藻6803作为生物模板，通过控制
反应条件，选择性合成了不同形貌的SO微球，并探紫
了集胞藻6803在材料领域中的应用潜力 2实验
2.1主要原料及仪器
材料：集胞藻6803由上海师范大学生物系提供.正硅酸乙酯(TEOS，分析纯)、浓盐酸[HCI,37%()]、无水
文章编号：1009606X(2011)01-0107-06
乙醇(CH,CH2OH，分析纯)均购于国药集团化学试剂有限公司.实验用水均为双蒸水。
仪器：JSM-6700F扫描电镜(SEM，日本JEOL公司) LS-13320X射线衍射仪(日本理学)，EQUINO55傅立叶红外光谱仪(FT-IR，德国BRUKE公司)，HITACHI S-4800场发射扫描电镜(FESEM，日本日立公司)，X射
线能谱仪(EDS，日本日立公司) 2.2实验方法
2.2.1新鲜集胞藻6803的处理
心收集新鲜集胞藻6803，用4%福尔马林溶液固定，固定后用双燕水洗涤3~4次，再用20%，30%，40%，
50%，60%，80%，100%的乙醇梯度脱水 2.2.2单分散SiOz微球的制备
取3mLTEOS与10mL无水乙醇配成混合溶液A 取3mL盐酸、10mL双蒸水和9mL无水乙醇混合，形成溶液B.将处理过的集胞藻6803倒入落液B中，室温下在恒温振荡器中渗透一段时间，使细胞内外达渗速平衡，细胞中原有组分被溶液B取代.离心收集，用双蒸水洗涤3次，去除细胞表面的溶液B.放入溶液A中，室温下在恒温振荡器中反应一定时间，使溶液A与细胞内部的溶液B完全反应.室温陈化24h，离心、洗涤，收集固体产品在60C烘箱中烘干，于马弗炉中烧(室温~550℃，升温速率2C/min，550C保持8h)，得白
色单分散SiOz实心微球. 2.2.3SiO,空心微球的制备
将处理过的集胞藻6803倒入溶液B中，超声处理 2min，保证藻细胞在溶液B中形成悬浮液.使藻细胞表
收稿日期：20110105，修园日期：2011-0221
基金项目：国家自然科学基金资助项日(编号：20872093)：国家高技术研究发展计划(863)基金资助项目(编号：2006AA100204)：国家科技支撑基金资助
项日(编号：2011BAE06B06)：上海市科委重点基金资助项目(编号：08JC1416800)：上海市教委基金资助项目(编号：08ZZ68：11ZZ122)：上海市重点学科基会资助项H(编号：S30406)
作者介：张博(1983-)，男，山东省漏博市人，硕士研究生，高分子化学与物理专业；任天端，通讯联系人，Tel:021-64328850,E-mail:tren@shnu.edu.cn 万方数据