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青島能源所開發(fā)出新型納米細菌纖維素制備方法
2019年01月29日 09:13:23
來源：青島生物能源與過程研究所 點擊量：8674
納米細菌纖維素(BC)是由微生物發(fā)酵生成的纖維素材料，具有獨特的納米多孔纖維結(jié)構(gòu)，具有高結(jié)晶度、高比表面積、高聚合度、優(yōu)良滲透性、高孔隙度、優(yōu)良機械特性等眾多優(yōu)點。
【中國化工儀器網(wǎng) 技術(shù)前沿】納米細菌纖維素(BC)是由微生物發(fā)酵生成的纖維素材料，具有獨特的納米多孔纖維結(jié)構(gòu)，具有高結(jié)晶度、高比表面積、高聚合度、優(yōu)良滲透性、高孔隙度、優(yōu)良機械特性等眾多優(yōu)點。
經(jīng)過功能化的細菌纖維素在化學(xué)傳感、生物成像、紫外屏蔽、油吸附、燃料電池、生物醫(yī)用材料、離子檢測、防偽標(biāo)識等眾多領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。目前，BC主要通過物理涂覆或化學(xué)改性進行功能化。物理涂覆條件溫和，但是功能化修飾分子易脫落。化學(xué)修飾改性的材料性能不佳，污染嚴(yán)重，難規(guī)模化生產(chǎn)。
針對上述問題，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所生物基材料組研究員咸漠、張海波帶領(lǐng)課題組成員獨辟蹊徑開發(fā)出一種新型的功能化納米細菌纖維素的制備方法，將6-羧基熒光素修飾的葡萄糖(6CF-Glc)作為底物，利用微生物Komagataeibacter sucrofermentans原位發(fā)酵產(chǎn)生具有非自然特征熒光功能性的BC。相關(guān)成果已發(fā)表于《自然-通訊》(Nature Communications，DOI: 10.1038/s41467-018-07879-3)。
該方法驗證了微生物發(fā)酵原位合成功能性材料的可行性，實現(xiàn)了熒光功能纖維素材料的微生物合成，成功地將合成生物學(xué)拓展到材料功能化領(lǐng)域。通過熒光顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡、核磁共振、傅里葉紅外和掃描電鏡等方法對合成材料的性能進行表征分析，并與傳統(tǒng)修飾方法獲得的功能材料進行比較，證實了該方法獲得材料的優(yōu)良性能。該方法具有綠色、低成本、功能性強度可控且分布均勻等優(yōu)點，解決了現(xiàn)今功能材料合成和性能方面的瓶頸問題，同時有望實現(xiàn)功能分子特定位點手性修飾。這項工作不僅為生物法合成功能性BC材料提供新的方向和思路，而且為通過微生物原位合成其他功能材料提供了新的視野。
該研究獲得國家自然科學(xué)基金、中科院青促會 、海南省重點研發(fā)計劃和山東省泰山攀登計劃的支持。
編輯點評
基于高結(jié)晶度、高比表面積等眾多優(yōu)點，功能化的細菌纖維素在化學(xué)傳感、生物成像、生物醫(yī)用材料、離子檢測等眾多領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，但功能化修飾分子易脫落。科學(xué)家借助顯微鏡等高精尖儀器開發(fā)出一種新型的功能化納米細菌纖維素的制備方法，提供了新的方向和思路。
(原標(biāo)題：青島能源所開發(fā)出新型功能化納米細菌纖維素制備方法)
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