(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211048697.0 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 上海大学 地址 200444 上海市宝山区上 大路99号 (72)发明人 吴钇翰　陶明月　朱晓辉　刘金亮　 张勇　 (74)专利代理 机构 上海宛林专利代理事务所 (普通合伙) 31361 专利代理师 董艳慧 (51)Int.Cl. C12P 3/00(2006.01) C12N 1/20(2006.01) C12N 11/10(2006.01) C12N 11/04(2006.01) C02F 3/34(2006.01)B82Y 40/00(2011.01) B82Y 30/00(2011.01) C02F 101/30(2006.01) (54)发明名称 纳米生物复合材料、 水凝胶微球的制备方法 及降解有机 污染物的方法 (57)摘要 本发明涉及水凝胶材料制备领域， 公开了一 种纳米生物复合材料的制备方法及一种包裹该 纳米生物复合材料的工程活材料水凝胶微球的 制备方法及一种采用水凝胶微球降解有机污染 物的方法。 通过本发明的方法， 能够以具有还原 性的微生物生物合成具有半导体性质的纳米材 料， 以构建纳米生物复合物， 并将该纳米生物复 合物包裹在水凝胶中， 制备工程活材料水凝胶微 球， 以用于光催化下污染物的还原降解并具有较 好的降解效果。 并且纳米生物复合材料的存储时 间能够从2至 3天延长至一个月以上。 权利要求书1页 说明书6页 附图8页 CN 115491391 A 2022.12.20 CN 115491391 A 1.一种纳米生物复合材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 使用对硫源具有还原性的微生物， 控制初始浓度为OD600nm＝0.1‑1， 在含有含碳化合 物和含硫化合物的矿物质培 养基溶液中微氧或无 氧静置培养至少24小时； S2： 向S1步骤的培 养基溶液中加入氯化镉， 继续静置 培养至少48小时。 2.根据权利要求1所述的纳米生物复合材料的制备方法， 其特征在于， S1步骤中， 含碳 化合物为乳酸或丙酮酸， 含量为9mM至30mM， 含硫化合物为硫代硫酸钠或半胱氨酸， 含量为 2mM至25mM； S2步骤中， 氯化镉的含量 为1mM至10mM。 3.一种包裹权利要求1或2任意权利要求的纳米生物复合材料的工程活材料水凝胶微 球的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 将纳米生物复合材 料的溶液离心， 用培 养基重悬沉淀； S2： 将可凝胶化物质与S1步骤中的重悬液体混合均匀， 并使其凝胶化形成水凝胶微球， 以使水凝胶微球中包裹有负载纳米颗粒的微 生物活细胞。 4.根据权利要求3所述的一种 包裹纳米生物复合材料的工程活材料水凝胶微球的制备 方法， 其特 征在于， S2步骤中， 可凝胶化物质为海藻酸钠或明胶， 以进行包裹。 5.根据权利要求4所述的包裹纳米生物复合材料的工程活材料水凝胶微球的制备方 法， 其特征在于， S2步骤时， 可凝胶 化物质采用海藻酸钠的， 注射到CaCl2溶液中形成水凝胶 微球， 海藻酸钠与CaCl2的比例为1:1； 可凝胶化物质采用明胶的， 降温使其凝胶化。 6.根据权利要求3所述的包裹纳米生物复合材料的工程活材料水凝胶微球的制备方 法， 其特征在于， S1步骤前， 将纳米生物复合材料离心至少10分钟收集沉淀物， 将沉淀物用 培养基洗涤至少3次。 7.根据权利要求3所述的一种 包裹纳米生物复合材料的工程活材料水凝胶微球的制备 方法， 其特征在于， 制备得到的水凝胶微球中包含微生物活细胞， 将微生物活细胞提取后， 能够采用权利要求3 ‑6中任意权利要求的制备 方法再生 新的水凝胶微球。 8.一种采用权利要求3 ‑7中任意权利要求的水凝胶微球降解有机污染物的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 将水凝胶微球加入有机 污染物溶 液中； S2： 在常温下， 对有机 污染物溶 液照射可 见光。 9.根据权利要求8所述的一种水凝胶微球降解有机污染物的方法， 其特征在于， 能够在 可见光催化下还原降解含有不同官能团的有机化 合物。 10.根据权利要求8所述的一种水凝胶微球降解有机污染物的方法， 其特征在于， 降解 后回收水凝胶微球， 在和培 养基孵育后能够重新用于降解。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115491391 A 2纳米生物复合材料、 水凝胶微球的制备方 法及降解有机污染 物的方法 技术领域 [0001]本发明涉及水凝胶材料制备领域， 具体地涉及一种纳米生物复合材料的制备方法 及一种包裹该纳米生物复合材料的工程活材料水凝胶微球的制备方法及一种采用该水凝 胶微球降解有机 污染物的方法。 背景技术 [0002]目前已知电化学 活化细菌(electrochemically  active bacteria， EAB)在 厌氧条 件下可以将自身代谢产生的电子通过特殊的电子传递通道传递给胞外的电子受体。 因 能够 泵出电子给电子受体的特性， EAB在污染物降解领域中具有广泛应用。 但是， EAB自身的生存 能力和供电子能力受到环境因素的影响较大， 并且EAB释放的电子能量较低。 目前可以将 EAB工程改造为纳米生物复合材料提高污染物降解效率， 但在材料制备及后续降解过程中， 需要严格的无 氧条件。 并且材 料稳定性不佳， 保存时间短， 很难回收再利用。 [0003]上述不足阻碍 了EAB在难降解有机 污染物处 理方面的应用。 发明内容 [0004]本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题。 提供一种纳米生物复合材料的制 备方法、 一种包裹该纳米生物复合材料的工程活材料水凝胶微球的制备方法及一种采用该 水凝胶微球降解有机 污染物的方法。 [0005]一方面， 本发明提供一种纳米生物复合材 料的制备 方法， 包括以下步骤： [0006]S1： 使用对硫源具有还原性的微生物， 控制初始浓度为OD600 nm＝0.1‑1， 在含有含 碳化合物和含硫化合物的矿物质培养基溶液中微氧或无氧静置培养至少24小时； S2： 向S1 步骤的培 养基溶液中加入氯化镉， 继续静置 培养至少48小时。 [0007]优选的， S1步骤中， 含碳化合物为乳酸或丙酮 酸， 含量为9mM至30mM， 含硫化合物为 硫代硫酸钠或半胱氨酸， 含量 为2mM至25mM； S2步骤中， 氯化镉的含量 为1mM至10mM。 [0008]另一方面， 本发明提供一种包裹上述纳米生物复合材料的工程活材料水凝胶 微球 的制备方法， 包括以下步骤： [0009]S1： 将纳米生物复合材料的溶液离心， 用培养基重悬沉淀； S2： 将可凝胶化物质与 S1步骤中的重悬液体混合均匀， 并使其凝胶化形成水凝胶微球， 以使水凝胶微球中包裹有 负载纳米颗粒的微 生物活细胞。 [0010]优选的， S2步骤中， 可凝胶化物质为海藻酸钠或明胶， 以进行包裹。 [0011]优选的， S2步骤时， 可凝胶化物质采用海藻酸钠的， 注射到CaCl2溶液中形成水凝 胶微球， 海藻酸钠与CaCl2的比例为1:1； 可凝胶化物质采用明胶的， 降温使其凝胶化。 [0012]优选的， S1步骤前， 将纳 米生物复合材料离心至少10分钟收集沉淀物， 将沉淀物用 培养基洗涤至少3次。 [0013]优选的， 制备得到的水凝胶微球中包含微生物活细胞， 将微生物活细胞提取后， 能说　明　书 1/6 页 3 CN 115491391 A 3