(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 202210615760.8 (22)申请日 2022.06.01 (71)申请人 中国科学技术大学 地址 230026 安徽省合肥市包河区金寨路 96号 (72)发明人 李文卫　王雪萌　柳后起　陈琳　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 张柳 (51)Int.Cl. C12N 1/20(2006.01) C12N 1/06(2006.01) C12N 1/38(2006.01) B82Y 5/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01)C12R 1/19(2006.01) (54)发明名称 量子点材 料的制备方法 (57)摘要 本发明涉及材料合 成领域， 尤其涉及量子点 材料的制备方法。 量子点材料的制备方法， 包括： 取厌氧菌接种于第一培养体系， 好氧培养， 得到 菌液； 取上述菌液接种于第二培养体系， 好氧培 养， 离心， 得到菌泥； 取上述菌泥、 水溶性二价镉 盐、 水溶性亚硒酸盐， 于第三培养体系中混合， 厌 氧培养， 得到菌体； 取上述菌体超声粉碎后， 溶解 菌体， 离心收集沉淀物， 获得所述量子点材料； 上 述第一培养体系、 第二培养体系、 第三培养体系 包括培养基或培养液； 上述第一培养体系、 第二 培养体系、 第三培养体系可以相同， 可以不相同。 本发明旨在研发一种高效、 简便的调控bio ‑QDs 合成的新方法， 实现高性能bio ‑QDs的快速、 可 控、 大规模合成。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 114990015 A 2022.09.02 CN 114990015 A 1.量子点材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 取厌氧菌 接种于第一培 养体系， 好氧培 养， 得到菌液； S2： 取所述菌液接种于第二培 养体系， 好氧培 养， 离心， 得到 菌泥； S3： 取所述菌泥、 水溶性二价镉盐、 水溶性亚硒酸盐， 于第三培养体系中混合， 厌氧培 养， 得到菌体； S4： 取所述菌体超声粉碎后， 溶解菌体， 离心收集 沉淀物， 获得 所述量子点材 料； 所述第一培 养体系、 所述第二培 养体系、 所述第三培 养体系包括培 养基或培 养液； 所述第一培 养体系、 所述第二培 养体系、 所述第三培 养体系可以相同， 可以不相同。 2.如权利 要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述培养基或培养液包括LB和/或M9， pH 为6.8～7.2。 3.如权利要求1或2所述的制备方法， 其特征在于， S1和S2中所述好氧培养的时间为 12h。 4.如权利要求1至3任一项所述的制备方法， 其特征在于， S2中所述菌液与所述第二培 养体系的体积比为1:10～10 0。 5.如权利要求1至4任一项所述的制备方法， 其特征在于， S3中所述厌氧的条件通过曝 氮气实现， 所述曝氮气的时间为20～3 0min。 6.如权利要求1至5任一项所述的制备方法， 其特征在于， S3中所述水溶性二价镉盐包 括氯化镉、 硫酸镉中的一种或多种； 所述水 溶性亚硒酸盐包括 亚硒酸钠。 7.如权利要求1至6任一项所述的制备方法， 其特征在于， S3中所述厌氧培养的时间为 40‑240min， 温度为3 5～37℃， 湿度为5 0～70％。 8.如权利要求1至7任一项所述的制备方法， 其特征在于， S4中所述超声粉碎的时间为5 ～10min， 频率为200～400Hz。 9.如权利要求1至8任一项所述的制备方法， 其特征在于， S4中所述溶解菌体的溶菌酶 包括蛋白酶K， 所述蛋白酶K的终浓度为10 0～150 μg/mL， 酶活力为10 00U/g。 10.如权利要求1至9任一项所述的制备方法， 其特征在于， S4中所述溶解菌体的溶解温 度为37℃， 时间为3 0min。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114990015 A 2量子点材料的制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及材 料合成领域， 尤其涉及量子点材 料的制备 方法。 背景技术 [0002]量子点(QDs)是一种具有独特光电性质和较小粒径的纳米材料， 被广泛应用于生 物成像、 检测、 太阳能电池以及发光二极管制造等领域。 目前， 人们通常采用化学制备方法 制备量子点。 这种 方法虽然能实现量子点的高效、 可控合成， 但同时也具有能耗高、 反应条 件苛刻(需高温高压)、 产生二次污染等缺点。 因此化学方法合成的量子点普遍生产成本较 高， 限制了其大规模应用。 [0003]近年来， 利用微生物细胞合成量子点的方法引起了广泛关注， 被认为是一种比化 学制备方法更具发展 前景的替代方法。 人们已经利用多种生物体作为 “生物工厂 ”成功制备 了一系列基于镉(Cd)、 铜等重金属的生物量子点(Bio ‑QDs)。 然而， 由于生物代谢过程复杂 且难以控制， 导致所获得bio ‑QDs的成分 复杂， 其光电性能无法与化学合 成的QDs相媲美。 另 外， 由于用于QDs合成的重金属离子具有较强的生物毒性， 微生物活性往往受到抑制， 导致 bio‑QDs合成慢且产率低。 [0004]目前已有的微生物制备方法主要是利用细菌在好氧环境下将Cd2+和SeO32‑体通过 胞内代谢过程转化为CdSxSe1‑x。 例如， 大肠杆菌(E.coli)可利用胞内的谷胱甘肽(GSH)将 SeO32‑还原转化为有机硒， 进而与Cd2+螯合形成CdSe 复合物， 同时部分Cd2+直接与GSH等还原 性生物分子结合形成CdS。 GSH等生物分子在bio ‑QDs合成过程中发挥着关键作用。 因此， 现 有的调控方法主要集中在如何提高GSH等生物分子的合成， 但却忽略了对其消耗过程进行 调控。 实际上， bio ‑QDs合成过程中高浓度重金属离子会诱导细胞发生氧化应激从而大量消 耗GSH等还原性生物分子， 而这正是造成胞内GSH浓度难以提高、 bio ‑QDs合成效率低的重要 潜在原因。 [0005]针对上述问题， 研究者尝试采用了基因工程、 代谢调控以及环境刺激等多种手段 来调控bio ‑QDs合成。 然而， 这些调控方法无法从根本上解决细胞代谢和合成能力受抑制的 问题， 因此bio ‑QDs的合成效率依然较低， 其性能仍有待提高。 高活性bio ‑QDs的大规模、 快 速、 可控合成仍是当前面临的关键挑战。 发明内容 [0006]有鉴于此， 本 发明提供了量子点材料的制备方法。 本发明旨在研发一种高效、 简便 的调控bio‑QDs合成的新方法， 实现高性能b io‑QDs的快速、 可控、 大规模合成， 本发明提出 了一种通过调节氧气浓度来调控CdSxSe1‑xbio‑QDs合成过程的新方法， 我们发现与常规的 好氧培养体系相比， 微生物在厌氧培养条件下不仅GSH等生物分子的消耗显著减少而且其 合成速率也得到大幅提升， 同时微生物的活性也显著提高， 从而可实现bio ‑QDs的快速、 高 效合成。 [0007]为了实现上述发明目的， 本发明提供以下技 术方案：说　明　书 1/6 页 3 CN 114990015 A 3