固定化细胞技术应用于酒精发酵中的研究进展

固定化细胞技术出现在20世纪70年代后期,是在固定化酶基础上发展起来的。近年来,固定化细胞技术被广泛应用于燃料酒精的研究与生产中。因其可以反复使用、连续发酵以及提高酒精得率等优势显示了巨大的发展潜力。研究固定化细胞酒精发酵具有十分重要的现实意义。本文综述了固定化细胞技术在酒精发酵领域的研究进展,介绍了酒精生产中常用的细胞固定化方法、特性及优势、固定化细胞技术在酒精发酵中应用以及在酒精发酵中存在的问题及解决办法等。指出开展细胞与细胞、细胞与酶的共固定化技术,无载体自絮凝细胞固定化技术以及开发新型酒精专用固定化载体材料是未来固定化细胞技术在酒精工业规模化应用的关键。     

明胶静电纺丝的研究进展

作为天然高分子之一的明胶无毒无味,具有优异的生物相容性及生物可降解性。利用静电纺丝技术制备的明胶纳米纤维膜材料能最大程度地仿生天然细胞外基质的胶原蛋白结构,因此在生物医用材料领域具有广泛的应用,引起了国内外学者的普遍关注。本文介绍了明胶静电纺丝装置、工艺的研究进展,同时总结了明胶静电纺丝纳米纤维膜材料在生物医疗领域内的应用研究情况,并展望了明胶静电纺丝工艺与明胶纳米纤维膜材料的发展趋势和研究方向。     

生物传感器在发酵工业及环境监测领域中的研究与应用

简述了生物传感器尤其是微生物传感器近年来在发酵工业及环境监测领域中的研究与应用,对其发展前景及市场化作了预测及展望。生物电极是以固定化生物体组成作为分子识别元件的敏感材料,与氧电极、膜电极和燃料电极等构成生物传感器,在发酵工业、环境监测、食品监测、临床医学等方面得到广泛的应用。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展,生物传感器在市场上具有极强的竞争力。     

大规模动物细胞固定化培养研究进展

基于固定化载体的生物反应器技术是动物细胞固定化培养的主要手段。综述了近年来微载体,微囊化,无载体细胞自絮凝以及膜等固定化技术在动物细胞固定化培养中的应用及其进展。同时对动物细胞固定化培养中的场效应、多腔室和多细胞混合培养体系进行初步的探讨。     

纤维素在固定化酶的研究进展

分析了酶及固定化酶研究进展及工业化应用瓶颈,并对无机载体、合成聚合物载体、天然聚合物载体等当前酶固定化载体材料和种类及其特点进行总结,重点介绍了纤维素作为一种无毒、可再生、可降解、生物相容性好的天然高分子材料用于固定酶载体的研究进展,阐述了纤维素在固定化酶技术工业应用亟需解决的问题及未来的发展趋势。     

含醛基聚合物在生物医药领域中的应用研究进展

含醛基功能高分子具有通用、灵活、使用方便等优点,因其醛基能在温和条件下与氨基形成Schiff碱,便于共价固定生物大分子(如蛋白质)等,而广泛应用于生物和医药领域。综述了含醛基聚合物在药物控制释放、酶和细胞的固定化、临床诊断试剂和组合化学中作为载体材料的应用研究进展。     

聚电解质自组装膜及其固定化酶研究

聚电解质层层自组装是利用分子间的静电、氢键、共价键等相互作用将高分子组装成膜的技术,具有膜组分及厚度可控、操作简便、不需要特殊复杂设备等优点,在医学、生物技术、器件制备、表面改性等诸多领域有着广泛应用。简述了层层自组装成膜驱动力、增长模式、影响因素以及自组装膜制备材料、方法等方面进展;总结了聚电解质自组装膜作为载体固定化酶及其用于生物催化转化的研究与应用进展。     

用于酶固定化的高分子载体材料研究进展

固定化酶是一种高效、高选择性和反应条件温和的生物催化剂。近年来,高分子材料作为酶固定化载体的研究越来越受到重视,相关的研究报道很多。对近十多年来用于固定化酶的高分子载体材料以及它们的优缺点进行了综述,并对用于酶固定化高分子载体材料的发展前景作了展望。     

磁性生物高分子微球的研究

生物高分子磁性微球是一种新型功能材料,在化工、生物工程、生物医学等许多方面有良好的应用前景。对磁性高分子微球的研究进展进行了综述,介绍了各类微球的制备方法及相关原理,并对磁性高分子微球的未来研究方向进行了展望。在此基础上,概述了生物高分子磁性微球的结构、性质及在固定化酶、靶向药物、细胞分离与免疫分析等领域的应用。     

青霉素酰化酶固定化载体材料研究进展

就青霉素酰化酶固定化载体材料的研究和应用进行了论述。重点介绍了功能基化高分子聚合物、含环氧基高分子聚合物、离子型层状水滑石和介孔分子筛等新型载体的结构特性和对青霉素酰化酶的固定化作用,并对近年来固定化生物酶载体材料的发展动向和趋势加以评述和展望。     

木质素多孔炭的制备及应用研究进展

木质素是一种具有三维网状分子结构、含有大量芳香基团和高含碳量等特点的天然高分子,其在制备多孔炭领域具有巨大潜力。多孔炭在催化剂和能源储存领域具有极大的应用前景。以来源于制浆造纸和生物炼制行业的副产物工业木质素作为原料制备多孔炭应用于能源储存、吸附、催化剂载体等领域,可实现工业木质素在碳基功能材料领域的高附加值循环再利用。本文详细综述了目前木质素多孔炭的常用制备方法和微结构特性的调控方法,总结归纳了各制备方法的主要特点以及影响木质素多孔炭微结构与性能的关键因素;重点综述了近些年对木质素多孔炭孔道结构调控方面的研究,归纳了孔调控的方法;此外,总结了木质素多孔炭在超级电容器、锂离子电池、吸附剂和催化剂载体领域中的应用研究现状,讨论了催化和储能材料对木质素多孔炭的微结构特性要求。总结并展望了木质素多孔炭在制备与应用中面临的机遇和挑战。     

Separation of Lactic Acid through Polymer Inclusion Membranes Containing Ionic Liquids

Optically pure lactic acid that can be prepared by fermentation is one of the important raw materials for biodegradable polymer. Since an economical technique is desired that separates lactic acid from the fermentation broth, we proposed lactate permeation through a poly(vinyl chloride)(PVC)-based membrane containing ionic liquids as a carrier. Lactate was successfully permeated through polymer inclusion membranes (PIMs) containing Aliquat 336, Cyphos IL -101, and -102 as ionic liquids. From the viewpoints of permeation rates and the pH drop of the feed phase, Aliquat 336 was the best ionic liquid. Based on the experimental results, we calculated the overall mass transfer coefficients and evaluated the contribution of membrane resistance to the overall permeation resistance. Furthermore, permeation behavior was explained by the solution-diffusion model. The superior stability of PIMs over the supported ionic liquid membranes was observed for membranes containing Aliquat 336 as a carrier. The PVC-based membrane process containing Aliquat 336 was found to be promising for lactate separation on an industrial scale.     

Conductance modulation of charged lipid bilayer using electrolyte-gated graphene-field effect transistor

Graphene is an attention-grabbing material in electronics, physics, chemistry, and even biology because of its unique properties such as high surface-area-to-volume ratio. Also, the ability of graphene-based materials to continuously tune charge carriers from holes to electrons makes them promising for biological applications, especially in lipid bilayer-based sensors. Furthermore, changes in charged lipid membrane properties can be electrically detected by a graphene-based electrolyte-gated graphene field effect transistor (GFET). In this paper, a monolayer graphene-based GFET with a focus on the conductance variation caused by membrane electric charges and thickness is studied. Monolayer graphene conductance as an electrical detection platform is suggested for neutral, negative, and positive electric-charged membrane. The electric charge and thickness of the lipid bilayer (Q_LP and L_LP) as a function of carrier density are proposed, and the control parameters are defined. Finally, the proposed analytical model is compared with experimental data which indicates good overall agreement.     

玄武岩纤维在环保领域的应用研究现状及展望

玄武岩纤维作为一种新型高性能材料,近年来引起广泛关注,但在环保领域的巨大优势和潜在市场一直未得到重视。针对玄武岩纤维的特点,对其在水处理、气体净化及环保材料应用三个方面进行综述,重点关注了玄武岩纤维作为生物填料、催化剂载体及高温过滤材料的优势与不足,为进一步发展提供了建议和方向。未来还需要继续研究玄武岩纤维改性及其与不同材料、不同处理过程的结合,充分发挥材料性能,拓宽玄武岩纤维在环保领域的应用范围。     

刺激响应型农药控释剂研发与应用进展

农药的长期低效使用增加了农业生产成本,造成大量农药流失,威胁食品安全与生态环境。利用农药缓控释技术对现有农药剂型进行改进是提高农药利用率的有效措施。刺激响应聚合物作为新兴载体,可以感受周边环境变化,从而响应并靶向控制释放有效成分。在医药领域,这类材料作为药物运载体的研究已相当广泛,在癌症的靶向治疗方面更是颇具成效。在农药控释领域的相关应用则处于基础研究阶段,仍然有一系列的因素限制着这类材料在农药控释领域的发展,比如载体成本、药物负载性能、体系稳定性、加工工艺的普适性及应用等。本文综述了刺激响应性聚合物应用于农药控释领域的研发现状,并对该类农药控释剂的应用前景进行了展望。     

Clostridium acetobutylicum细胞的无机载体吸附固定化及其应用研究

为避免渗透汽化膜原位分离过程中丁醇生产菌对膜的污染,对无机载体吸附固定Clostridium acetobutylicum XY16进行了研究,考察了多种无机载体对菌体的固定效率及其发酵产丁醇性能的影响.研究发现:在静电引力的作用下,携带正电荷的沸石对荷负电的菌体具有良好的吸附作用.在此基础上,对沸石载体进行负载阳离子改性,沸石负载铁离子改变了载体表面Zeta电位,可增强对菌体的固定效率,并提高发酵性能.当培养基中葡萄糖浓度为60 g?L?1时,添加Fe3+-沸石18%(W/V)进行批式发酵,总溶剂的转化率为0.31 g?g?1,对菌体的固定效率达到87%,比未改性沸石提高了22%,丁醇产量为13.5 g?L?1,总溶剂可达20 g?L?1,比沸石改性前分别提高了8%和11.1%.对该材料固载的细胞进行4次重复批式发酵,总溶剂的基质得率与游离细胞批式发酵结果类似.以上研究结果表明Fe3+-沸石对Clostridium acetobutylicum XY16具有较好的细胞固定效率,并对其生产性能具有一定的促进作用,适宜作为丁醇生产菌的吸附载体.     

Enhancement of Oxygen Transfer Rate Using Microencapsulated Silicone Oils as Oxygen Carriers

Silicone oils were microencapsulated within polyamide (nylon) membranes cross-linked with polyethylenimine for use as an oxygen carrier in aerobic fermentation. The use of 20% microcapsule dispersions enabled a four- to five-fold increase in volumetric oxygen transfer coefficient (k_La), with or without the presence of cells. The improvement in oxygen transfer rates was due to the greatly increased specific surface area of the carrier in comparison to conventional bubble aeration. The production rate of dihydroxyacetone (DHA) from glycerol with Gluconobacter oxydans was increased from 1·5 to 9 mmol dm⁻³ DHA h⁻¹ with the introduction of 20% of microcapsules in a batch fermentation and from 6 to 8 mmol dm⁻³ DHA h⁻¹ in a fluidized bed fermentation. It is expected that the oxygen-permeable polymeric membrane coating the silicone oils should reduce the toxic or inhibitory effects previously observed with other oil-based oxygen carriers, and will eliminate the need for toxic chemical dispersants in the medium. Also, microencapsulated oxygen carriers avoid the need for vigorous agitation to maintain a dispersion of the oxygen carrier. © 1997 SCI.     

软硬性填料对MBR处理效率和膜污染的影响

膜生物反应器（MBR）在污水处理领域的应用日益广泛,填料的投加对MBR污水处理效率和膜污染进程有一定的影响。本文分别向MBR中投加不同量的软性和硬性悬浮填料,研究了悬浮填料对MBR运行效率及膜污染的影响。结果表明,投加填料后MBR对COD、氨氮和总磷等污染物的处理效率有所提高,明显减缓了膜污染的进程。软性填料对MBR的改善效果优于硬性填料,投加20%的软性填料时,系统对COD、氨氮和总磷的去除率分别可达96.53%、98.21%和52.75%,系统运行30天时的膜污染情况比未投加填料的系统减缓了41.43%。通过对比发现软性填料能够为微生物提供更大的生存空间,提高反应器内的微生物量,从而提高MBR对污水的处理效率同时改善膜污染,是一种加强MBR系统的适宜填料,最佳投加量为反应器有效体积的20%。     

利用改性载体固定化大肠杆菌产琥珀酸

采用聚乙烯亚胺（PEI）和戊二醛（GA）对棉纤维进行化学修饰,考察了载体改性后的性能和对固定化大肠杆菌产丁二酸的影响。改性后的载体菌体负载量提高了63.3%。培养基中葡萄糖浓度为43 g/L,添加改性棉纤维120g/L,以MgCO3为缓冲盐,进行批式发酵,丁二酸浓度达到29.6 g/L,比未改性棉纤维提高了11.3%;丁二酸收率达到70.5%,比改性前提高了7.5%;丁二酸生产速率达到0.66 g/(L?h), 比改性前提高了37.5% 。对该材料固载的细胞进行7次重复批式发酵,丁二酸产量、转化率和产率没有下降趋势,具有一定的重复稳定性。     

Hochselektive Stofftrennungen mit Carriermembranen — Stand der Entwicklung und Erwartungen

Membrane processes are able to separate liquid mixtures as well as mixtures of gases or vapours according to the sizes, solubilities, rates of diffusion or charges of the components. A separation is also possible using membranes in which the transport is coupled to a specific chemical reaction between the permeand and the membrane (facilitated or carrier mediated transport). This paper discusses aspects related to carrier‐mediated separation processes such as the transport mechanisms, the choice of appropriate carriers, the incorporation of carriers in the polymeric membrane material, the coating of porous support membranes with thin selective layers of the carrier‐polymer and, finally, the choice of appropriate parameters for the separation process. The separation of gas mixtures by carrier‐membranes appears very promising from a technical point of view. Experimental membrane samples often show excellent separation factors, but they have not met the permeability requirements for an economic use so far.