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基本信息

项目名称:
蓝藻生物资源的开发与应用
小类:
生命科学
简介:
蓝藻是一种污染环境的废弃物,但因它具有多孔结构。1.本作品以蓝藻类的集胞藻为生物模板合成了形貌规整、分散良好、粒径分布窄、平均粒径为1.5μm的二氧化硅实心和空心微球,以实心的二氧化硅微球材料作为柱层析固定相,研究了分离纯化蛋白质色谱条件。2.以蓝藻为载体制备农药(戊唑醇、阿维菌素、甲维盐)抗紫外缓释剂剂型,并研究了其吸附、释放行为和抗紫外性能。
详细介绍:
利用污染环境的废弃物蓝藻资源开发一类高吸附二氧化硅材料和抗紫外农药缓释剂型。合成了形貌规整、分散良好、平均粒径为1.5μm、粒径分布较窄的二氧化硅实心与空心微球。二氧化硅微球作为色谱柱固定相能高效分离纯化蛋白质,验证了该类材料在分离蛋白质方面的应用潜力。在农药的应用上,蓝藻为载体开发一类新型农药(戊唑醇、阿维菌素、甲维盐)抗紫外缓释剂型,能减少农药在环境中的光解、水解、生物降解、挥发、流失等,使药量大大减少,持效期延长,相对降低了农药的大田使用量,由此既能有效解决了污染环境废弃物的问题又可以提高药剂的功效性,达到了变废为宝的目的。

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  • 蓝藻生物资源的开发与应用
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作品专业信息

撰写目的和基本思路

蓝藻是一种环境污染物,但它具有多孔结构。①以蓝藻类的集胞藻为生物模板合成了单分散二氧化硅实心和空心微球,以实心二氧化硅微球材料作为柱层析固定相,研究了分离纯化蛋白质色谱条件。②以蓝藻为载体制备农药(戊唑醇、阿维菌素、甲维盐)抗紫外缓释剂剂型,并研究了其吸附、释放行为和抗紫外性能。

科学性、先进性及独特之处

利用污染环境的废弃物蓝藻资源开发一类高吸附材料,可作为色谱柱固定相高效分离纯化蛋白质。农药应用上,蓝藻为载体开发一种新型农药抗紫外缓释剂型,能减少农药在环境中的光解、水解、生物降解、挥发、流失等,使药量大大减少,持效期延长,由此既能有效解决了污染环境废弃物的问题又可以提高药剂的功效性。

应用价值和现实意义

蓝藻为一种环境污染物,对其治理及综合利用的研究成为环境治理和资源开发的热点课题。蓝藻为模板制备单分散的实心和空心二氧化硅微球,该新型材料作为色谱固定相能很好的应用于蛋白质的分离。蓝藻为载体制备抗紫外农药缓释剂,该藻类具有较高的吸附能力,吸附量大160.81mg/g,半量释放时间在40天左右,蓝藻吸附农药样品与商品化制剂相比,抗紫外能力提高了56.4%,相对降低了农药的大田使用量。

学术论文摘要

利用环境废弃物蓝藻,开发二氧化硅新材料和抗紫外农药缓释剂型。合成了形貌规整、平均粒径为1.5μm、粒径分布较窄的二氧化硅实心与空心微球, 采用TG,SEM,FE-SEM等方法对其进行了表征,研究了形成不同形貌二氧化硅材料的机理、制备液相色谱固定相的方法和分离纯化蛋白质的条件。在二氧化硅微球上接枝γ-氨基丁酸,用琼脂糖凝胶包覆后制成液相色谱柱固定相,用于分离BSA和Lys混合蛋白,回收率分别为90%和87%,验证了该分离蛋白质方面的应用潜力。在农药应用方面,以蓝藻为载体,分别制备了农药(戊唑醇、阿维菌素、甲维盐)抗紫外缓释剂,研究了蓝藻对上述农药的吸附、缓释行为和抗紫外性能,吸附量达到160.81mg/g,半量释放时间在40天左右,蓝藻吸附农药样品与商品化制剂相比,抗紫外能力相对提高了56.4%,相对降低了农药的大田使用量,探索了蓝藻作为农药制剂载体的可行性。

获奖情况

1. 该论文的一部分已写成论文(以集胞藻6803为生物模板制备二氧化硅中空微球),被过程工程学报(影响因子:0.608)接收出版 2. 该论文的一部分已写成论文(甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微囊藻缓释剂的制备及性能),被过程工程学报(影响因子:0.608)接收出版 3.《以微囊藻为载体制备戊唑醇缓释剂》在2010年11月26日上海市化学化工学会农用化学专业委员会会议上发表,被世界农药约稿出版 4.《环境废弃物蓝藻为载体甲氨基阿维菌素苯甲酸盐缓释剂的制备及性能研究》在2010年11月26日上海市化学化工学会农用化学专业委员会会议上发表,并获取优秀论文奖

鉴定结果

1.除本课题组外未见其他有关以蓝藻为生物模板制备实心和空心二氧化硅微球的报道 2.除本课题组外未见其他有关以蓝藻为载体制备农药(戊唑醇、阿维菌素、甲维盐)抗紫外缓释剂的报道

参考文献

[1]Trissot I, Reymond J P, Lefebvre F. SiOH-functionalized Polystyrene Latexes: A Step toward the Synthesis of Hollow Silica Nanoparticles [J]. Chem. Mater., 2002, 14(3): 1325−1331. [2]Hou S F, Wang J H, Maetin C R. Template-synthesized DNA Nanotubes [J]. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127(4): 8586−8587. [3]甘治平,官建国.原位诱导生长法制备单分散M型钡铁氧体亚微空心球[J].高等学校化学学报,2005,26(11):1986−1989. [4]Rita F L Ribeiro, Sérgia M S Magalhães, Francisco A R Barbosa. Evaluation of the Potential of Microalgae Microcystis novacekii in the Removal of Pb2+ from an Aqueous Medium [J]. Hazard. Mater.,2010,179:947—953. [5]王彦华,王鸣华等.农药剂型发展概况[J].农药,2007,46(5):300—304 . [6]杨晓玲,乔擎宇,曹慧敏等.以ZnO微球为模板制备硫酸葡聚糖/鱼精蛋白胶囊及其缓释行为[J] ,过程工程学报,2008,8(l):152-156. [7]虞功亮,宋立荣,李仁辉.中国淡水微囊藻属常见种类的分类学讨论以滇池为例[J].植物分类学报,2007,45(5):727-741.

同类课题研究水平概述

不同形貌的二氧化硅依赖于不同的合成方法。文献报道的制备二氧化硅微球的方法有微乳液法、化学气相沉积法和Stobe法等。中空微球制备方法已报道的有胶束自组装法、模板法、乳液法和喷雾反应法等。其中模板法最为常用,包括层层自组装法(Layer by Layer)和溶胶-凝胶法(Sol-Gel)。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、DNA、病毒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)蓝藻大量存在于自然界中,易获得,比其他模板更经济、环保;(2)由于蓝藻有各种形态,可制备各种形貌的材料;(3)二氧化硅因具有光学透明性、化学惰性、生物兼容性等特点,在现代新材料中具有的重要地位,可应用于催化剂载体、色谱填料、药物控释体系载体等方面。 目前阿维菌素、甲维盐年产值已达到14亿元人民币,应用面积达2亿亩次以上。但若不采取抗紫外和缓释措施,药效和药量损失大。因此我们研究利用蓝藻来改善阿维菌素在紫外光下分解快的缺点。蓝藻有伪空胞结构,细胞壁是网状纤维,可以吸收紫外线,防光解,它是一种环境污染物,仅太湖一年即可捞取40万吨蓝藻。已有研究表明蓝藻作为有机肥料使用对作物和环境无害,并可使作物增产,蓝藻不但吸附重金属,也吸附有机物。对于蓝藻吸附重金属的研究已有报道,但对于蓝藻吸附农药制备缓释剂剂型和以蓝藻为模板合成二氧化硅微球材料除本课题组外还未见报道。
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