《極端物理條件下金屬形態分離富集新方法的研究》是依託東北大學，由王建華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：極端物理條件下金屬形態分離富集新方法的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王建華
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
依據外磁場對不同磁性的金屬形態的遷移或運動狀態的影響及相關差異（如對遷移速度的阻滯），藉助特定載體（如微生物細胞或固定離子液體的載體）對金屬離子的吸附或化學/物理結合作用，輔助金屬離子的磁性分離以達到形態分析的目的；根據抗磁性、順磁性、鐵磁性離子的磁性差異，改變外磁場的強度以達到控制並改變離子遷移速度之目的，從而在遷移過程中形成不同金屬形態的梯度帶而對其分離分析；最佳化細胞培養過程以調控微生物細胞表面的官能團數量和種類，從而控制特定官能團在磁場存在下對特定金屬形態的選擇性結合；研究外磁場存在下活細胞對不同磁性的金屬離子的表面吸附以及代謝過程的影響，探索金屬形態分離的可能條件，同時研究活細胞對特定金屬形態的代謝動力學及其與形態的關係；探索含順磁性或鐵磁性組分的金屬蛋白質與其他金屬蛋白組分的分離。
結題摘要
本項目系統研究了生物細胞的表面調控或改性及其與特定金屬形態或蛋白質的相互作用及在相關組分萃取分離和形態分析中的套用：(1) 探索了對細胞表面進行調控的方法和技術，包括改變細胞表面的化學鍵合狀態、在細胞表面引入可對特定形態提供特殊選擇性的功能團或載體、改變或控制細胞表面的基因表達模式或狀態以提供特定選擇性、將細胞表達的特定蛋白固定化並實現對某一特定金屬或形態的選擇性等。研究了在特定物理場（如外磁場）中細胞表面的特定功能團對金屬形態的作用，探討了金屬離子及其形態在磁場中與細胞表面的相互作用導致的吸附分離性能。(2)枯草芽孢桿菌表面通過Fe(III)孵化形成水合氧化鐵納米粒子，形成的複合物對無機砷形態的吸附容量大幅提高，且其對As(V)表現突出的選擇性；(3) 將藍藻金屬硫蛋白固定化在氧化石墨烯表面，形成的複合物對親硫金屬鎘表現突出的選擇性吸附，對共存金屬組分的耐受濃度提高1-80萬倍；(4) 利用微生物表面展示技術，將鎘結合短肽展示於酵母表面。這種表面展示酵母對鎘的吸附容量提高2.5倍，對共存離子的耐受濃度提高25-1000倍；(5) 通過細胞工程手段將砷選調節結合蛋白ArsR表達在大腸桿菌細胞上，實現了對甲基砷的高選擇性吸附，同時對一甲基砷和二甲基砷的吸附容量分別提高5.6倍和3.4倍；(6) 在碳納米管表面修飾形成一層磷酸鐵，功能化後對金屬鎘吸附的選擇性提高5-100倍且吸附容量提高了近5倍；(7) 通過酯化反應對雞蛋膜進行甲基化修飾，對無機砷As(V)的吸附容量提高200倍，同時，對As(V)具有超高選擇性，As(V)/As(III)的選擇性為256/1。通過在纖維素表面接枝L-半胱氨酸的功能化方法，顯著提高了其對汞和甲基汞的吸附容量，且可結合原子螢光的冷-熱原子化方式實現汞的形態分析。
