甲烷氧化细菌的铜捕获机理

甲烷是大气中主要温室气体之一. 由于甲烷排放的增加, 近200年来其在大气中的含量以每年1%的速度急剧上升, 对温室效应贡献已达到15%～20%. 广泛存在于自然界中的甲烷氧化细菌 (Methanotrophic bacteria或 Methane-oxidizing bacteria) 能够以甲烷为唯一碳源和能源进行生长, 通过甲烷单加氧酶(Methane monooxygenase, MMO)开始的一个酶系将甲烷最终代谢成二氧化碳和水, 并在此过程中获得生长所需的碳骨架和能量.     

用辅助识别聚合物链制备蛋白质印迹聚合物分离／富集大分子量天然微量蛋白质

在本工作中我们介绍了一种基于分子印迹技术分离／富集大分子量天然微量蛋白的新方法．以细菌克隆的免疫球蛋白结合蛋白（BiP）为模板蛋白,选择性地与辅助识别聚合物链（ARPCs）库中的ARPCs进行自组装．ARPCs库含有大量的带有随机分布识别位点和锚定位点的限长聚合物链．蛋白质和ARPCs的自组装体被大孔微球吸附后通过交联聚合固定在微球上．除去模板后,合成的印迹聚合物用以从内质网体提取物中富集天然的BiP,BiP的含量可以提高45倍．这是大分子量的天然微量蛋白（分子量达78kD）首次通过分子印迹法富集．     

基于光活性纳米材料的光杀菌技术研究进展

抗生素的出现改写了人类命运,但耐药菌的出现使得细菌感染治疗变得困难,甚至无药可用,开发新型抗感染策略势在必行。紫外线可以有效杀灭细菌,但高密度的紫外线易引发皮肤癌,使用场景有限。太阳能总光谱中可见光和近红外光的能量占比很大,但是直接照射却无法高效杀死细菌。光活性纳米材料的发展为开发可见光和红外光响应的新型抗菌剂和抗菌策略提供了新契机。依据光活性纳米材料的杀菌机制进行分类,总结了利用可见光和近红外光高效杀菌的几种常见杀菌技术,重点介绍了近5年光动力和光热杀菌及其相关技术的重要进展与应用,力求用通俗易懂的语言向大家传播光杀菌技术的原理、现状及未来发展前景,丰富生物工程相关专业的课堂教学内容,拓宽学生学术视野,提升专业素养。     

纳米银在细菌纤维素凝胶膜中的原位合成及性能表征

在细菌纤维素纳米纤维网络结构中采用吐伦试剂与含醛基化合物原位反应生成纳米银颗粒, 制备了纳米银/细菌纤维素(n-Ag/BC)复合凝胶膜, 研究了不同反应条件对复合材料的银含量、 化学结构和晶体结构的影响以及n-Ag/BC的微观结构和纳米银在纤维素网络中的存在形态; 探讨了纳米银颗粒在纤维素网络中的形成机理; 采用伤口常见细菌之一金黄色葡萄球菌测试了n-Ag/BC的抑菌性能; 将n-Ag/BC与胎鼠表皮细胞共培养考察了材料的生物相容性. 研究结果表明, 在细菌纤维素纳米网络结构中可生成直径约为几十纳米的单质纳米银粒子; n-Ag/BC的银含量随着吐伦试剂浓度的增加而增加, 同时银含量还取决于含醛基化合物的用量; 原位反应生成纳米银粒子后细菌纤维素的晶型和结晶度没有发生变化; 纳米银颗粒在细菌纤维素纳米网络结构的交叉处生成, 复合材料n-Ag/BC对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到99%以上, 不影响细胞的增殖和分化过程, 具有良好的生物相容性, 是一种有广阔应用前景的创伤修复抗感染材料.     

Optimization of Preparation Process for Allylamine-bacterial Cellulose via Graft Copolymerization by Response Surface Methodology

In order to improve the efficiency of new adsorbent, grafting-allylamine bacterial cellulose（al-BC）, response surface methodology（RSM） was used for the optimization of preparation process. Three factors affecting the yield of grafting reaction are the amount of allylamine, the concentration of ceric ammonium nitrate（CAN） and the concentration of nitric acid. Based on the regression coefficient analysis in the Box-Behnken design, a relationship between the preparation variable and grafting yield was obtained. Square error analysis on main factors, and multi-variable interactions were employed for studying grafting yield. The results show that at the conditions of CAN of 23.00 mmol/L CAN, 0.17 mol/L nitric acid, adding an amount of grafting-allylamine bacterial cellulose of 26.49 mL/L made grafting rate reach maximum of 24.25% at 40℃ after the reaction for 4 h. The experimental results are in good agreement with the calculation values via proposed regression equation, indicating that the equation could be used to nredict and optimizate the preparation of grafting al-BC.     

基于PhiX174基因E介导的遗传灭活多杀性巴氏杆菌

采用基因工程方法,将PhiX174噬菌体裂解基因E和温敏控制表达系统与质粒pPBA1100基因杂交,构建了重组子pPBA1100-E。将重组子转化到多杀性巴氏杆菌中,通过温度诱导使裂解基因表达。用限制性内切酶检验重组子,扫描电镜观察多杀性巴氏杆菌细菌幽灵和菌落形成单位评价遗传灭活率。结果表明:重组质粒经限制性内切酶酶切鉴定,琼脂糖电泳呈现3条谱带,分子量与理论值一致;扫描电镜观察表明,重组子在多杀性巴氏杆菌中成功表达,获得了细菌幽灵;菌落形成单位检验结果显示,多杀性巴氏杆菌遗传灭活率达到99%。为制备天然细菌外膜蛋白抗原疫苗提供技术依据。     

基于多波长透射光谱法的水体细菌微生物检测能力初步研究

搭建的水体细菌微生物多波长透射光谱快速测量实验系统,实验获取了肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在不同浓度下220～900 nm范围内的多波长透射光谱,研究建立了三种细菌基于不同波长点及全光谱波段的浓度校准曲线,计算了肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的检测限,并与紫外-可见分光光度计测量分析结果进行了对比。结果表明,实验系统与紫外-可见分光光度计测量光谱线性相关系数在0.999 8以上,具有非常好的一致性,且30次光谱信号采集时间仅需15 s;基于实验系统分析得到三种细菌在220,258,300,350,400,450,500和550 nm不同波长点以及全光谱波段的检测限结果均优于紫外-可见分光光度计,且利用多波长透射光谱全光谱波段计算得到的细菌检测限均最低,其中：肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的检测限分别为1.60×104,1.06×104和1.16×104 cells·mL-1。研究结果为进一步发展水体细菌微生物的多波长透射光谱快速定量检测技术提供了基础数据。     

半导体纳米粒子SERS基底对大肠杆菌的无损检测研究

很多致命的疾病都与细菌感染密切相关,快速、准确地检测和鉴定细菌及微生物,一直是微生物学家及有关科研工作者追求的目标,拉曼光谱可以提供丰富的谱图信息,而表面增强拉曼光谱(SERS)有很高的检测灵敏度,然而一些贵金属SERS基底却容易使蛋白质变性,影响检测结果。以大肠杆菌(E.Coli)作为目标检测细菌,首先检测到大肠杆菌的拉曼光谱,之后采用两种不同的SERS基底(ZnO,Ag溶胶)进行检测。结果表明Ag溶胶基底有很强且较丰富的SERS信号,但是相对于E.Coli的本体拉曼谱峰有较大位移,说明与银溶胶相互作用的细菌存在一定的蛋白质变性过程;而ZnO纳米粒子与细菌作用的SERS信号虽然较弱,但是与E.Coli的本体拉曼信号较为相似,说明ZnO纳米粒子对E.Coli本体基本无损,这将有利于SERS在生物体系的无损检测。该结果可以为利用生物相容性好的半导体SERS基底进行细菌的检测提供有益的参考。     

一种近红外荧光蛋白PAiRFP1及其突变体V276G的光活化效率研究

PAiRFP1是一种以根癌农杆菌中细菌光敏色素Agp2为基础,经过蛋白工程手段改造后获得的近红外荧光蛋白。与其他近红外荧光蛋白不同,PAiRFP1具有光活化行为。这一特性可以有效改善近红外荧光蛋白在体内的成像信噪比。然而,关于光活化行为的影响因素却研究甚少。主要采用荧光光谱学手段研究了PAiRFP1蛋白浓度、pH、金属离子、氧化还原环境对于PAiRFP1光活化行为的影响,结果发现: (1) PAiRFP1的最大光活化效率与该近红外荧光蛋白的浓度不呈线性关系;(2) 随着pH从6.5升高至7.8和9.0,PAiRFP1的最大光活化效率从36.8%提高至52.0%和60.8%;(3) 金属离子K+,Na+,Ca2+的加入对于PAiRFP1的最大光活化效率没有显著影响;类似现象在H₂O₂和DTT的处理的情况下也被观察到。除了上述影响因素外,还发现当PAiRFP1中276位的缬氨酸被突变为甘氨酸产生V276G突变体后,蛋白的最大光活化效率从~50.0%下降至19.4%。DTT处理后导致V276G突变体最大光活化效率从19.4%提高到了27.1%。此外,比较研究了各种影响因素对于光活化速率的影响。以上结果为今后更好地将此类光激活的近红外蛋白应用于活体成像中提供了更好地理论指导和优化解决方案。     

微波辅助细菌纤维素酯的制备及对Pb(Ⅱ)的高效去除

以细菌纤维素(BC)为原料,通过微波辅助酯化改性的方法制得了两种改性细菌纤维素,细菌纤维素黄原酸酯(XMBC)和细菌纤维素硫酸酯(SMBC)。对所制备的样品进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜-电子能谱(SEM-EDS)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和BET比表面积分析,通过续批式实验考察其对Pb(Ⅱ)的去除效果。研究了pH值、反应时间、温度、污染物初始浓度、离子强度对其吸附能力的影响以及材料再生性能。结果表明,改性细菌纤维素的比表面积和孔容均有上升,其对Pb(Ⅱ)的吸附量随反应温度和离子强度的增加而降低,最优pH值为5.0。巯基的引入增强了细菌纤维素对Pb(Ⅱ)的吸附能力,改性后的吸附剂显示出比原始BC更优异的吸附性能,其中XMBC和SMBC的最大吸附量分别为144.93和126.58 mg·g^-1,该吸附过程符合准二级速率方程和Langmuir等温吸附模型。材料对Pb(Ⅱ)的吸附是自发的放热过程,且吸附剂易于再生和重复回收。因此, SMBC和XMBC作为从水中富集分离重金属的新型材料具有及大应用前景。