半疏水晶胶微球的悬浮特性及固载乳杆菌合成有机酸

针对有机酸生物合成过程中底物和产物抑制、细胞密度低和耐受性弱等问题,采用“结晶致孔-低温聚合”方法制备聚甲基丙烯酸羟乙酯-甲基丙烯酸丁酯半疏水晶胶微球,通过高速成像和数值模拟研究10 L搅拌式生物反应器(STR)内的悬浮行为,通过固载乳杆菌分析半疏水晶胶微球在乳酸和苯乳酸生物合成中的作用。结果表明,数值模拟得到晶胶微球的悬浮特性与高速成像实验结果基本一致,体积分数为3%的晶胶微球均匀悬浮所需最低搅拌转速为55 r·min-1;在晶胶固载乳杆菌发酵联产乳酸和苯乳酸过程中,乳杆菌生物量达10.5 g·L^(-1),相比于无载体发酵提高了84.2%;在第1次补料期间,乳酸的发酵周期大幅缩短至21 h,比无载体发酵周期缩短了50%。

超大孔聚丙烯酰胺晶胶微球的制备及其生物相容性和吸附性能

利用反相悬浮结合溶剂结晶致孔法制备了具有超大孔隙、球形度良好的聚丙烯酰胺晶胶微球，晶胶微球平均粒径为234.1μm，孔径约为10～50μm。采用原位接枝法，将2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸（AMPSA）接枝到晶胶微球孔隙表面上，得到了带有磺酸基团的阳离子交换晶胶微球。考察了晶胶微球的生物相容性和吸附蛋白质及重金属离子Cu2＋的性能，结果表明：在大肠杆菌培养液中，添加晶胶微球，对大肠杆菌的生长影响不大。接枝了AMPSA的晶胶微球表现出更强的吸附Cu2＋的能力，吸附容量达到1.14 mmol·g-1。同时，接枝后的晶胶微球也具有一定吸附蛋白质的能力，溶菌酶的吸附容量达到54.5 mg·g-1。因此，该大孔晶胶可望在微生物固定化、生物分离和重金属离子吸附中会发挥更大的作用。

含深共熔溶剂体系中晶胶微球固定化分枝杆菌生产雄烯二酮研究

分枝杆菌全细胞催化的选择性植物甾醇侧链降解反应可用于生产甾体药物重要中间体雄烯二酮(AD),由于存在底物低水溶解度和产物抑制与降解等问题,该反应的转化效率较低。深共熔溶剂(DESs)是一种新型的绿色溶剂,可以作为助溶剂有效促进底物溶解。本研究在甜菜碱(Bet)与麦芽糖(Mal)或半乳糖(Gal)组成的2种DESs构成的转化体系中,以甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸正丁酯聚合的晶胶微球为基质,研究了固定化分枝杆菌细胞降解植物甾醇侧链生产AD的过程。结果表明:晶胶微球能够有效分散细胞,提高了细胞利用率,固定化后单位细胞AD产量提高了6.8倍。DESs可缓解AD降解和减少AD在晶胶微球内的累积,经过3批次半连续转化后,在含10%体积分数Bet/Mal体系中的单位细胞干重(DCW)的总AD产量可达401.4 mg/g,是缓冲液体系悬浮培养细胞的12倍。在含DESs体系中晶胶微球固定化分枝杆菌能促进植物甾醇降解从而提高AD产量,具有潜在的工业应用前景。

葡聚糖甲基丙烯酸甲酯水溶液的相变特性及其晶胶微球的制备

葡聚糖衍生物作为组织工程支架载体和分离介质的基质材料,在生物医学工程和生物分离领域具有重要应用。晶胶介质是近几年研究的一种新型层析分离材料,但以葡聚糖衍生物为基质的晶胶介质则鲜有研究。今利用在线温度采集系统,通过测定葡聚糖甲基丙烯酸甲酯(Dex-MA)反应水溶液体系的冷冻曲线,研究了不同条件下该体系的液-固相变特性;并通过微流控聚焦成形方法,制备得到了以葡聚糖衍生物为基质的晶胶微球介质。结果表明,浓度为2%~10%(wt)葡聚糖甲基丙烯酸甲酯反应水溶液体系的结晶点温度在-0.54~0.25℃,起始结晶相变温度在-6.32^-13.26℃间随机分布;因此,维持冷冻温度约在-14℃以下,则可实现结晶相变致孔。以葡聚糖甲基丙烯酸甲酯反应水溶液体系为水相,乙酸乙酯溶液为油相,经微流控聚焦成形方法,于水相流速0.0054~0.0087 m×s^(-1)、油相流速0.0365~0.0433 m×s^(-1)下制备得到的葡聚糖衍生物晶胶微球,具有较均匀的粒径分布,平均粒径在1000~1400μm,随水相流速增大而增大,随油相流速增大而减小;其内部具有相互连通的超大孔隙,孔径尺寸为1~20μm。