硅溶膠基微生物載體憑借硅溶膠良好的生物相容性、多孔結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢，能為微生物附著生長提供良好環(huán)境，常見制備方法多結(jié)合溶膠 - 凝膠、模板、膜乳化等技術(shù)，部分還會通過改性優(yōu)化載體性能，具體如下：
- 微流控輔助溶膠 - 凝膠法：該方法適合制備尺寸均一的球形載體。先以正硅酸乙酯為前驅(qū)體，在酸性條件下水解制備硅溶膠作為分散相，含乳化劑 em90 的正十六烷溶液作為連續(xù)相，通過 mono 系列微流控芯片構(gòu)建單分散液滴模板，控制分散相流速 5 - 7 微升每分鐘、連續(xù)相 100 微升每分鐘，生成直徑 35 - 85 微米的均勻液滴。接著將微液滴連帶收集相溶液放入 70 攝氏度烘箱靜置 24 小時，讓正硅酸乙酯水解縮合形成凝膠微球；之后用乙酸乙酯、乙醇先后離心清洗微球并再次烘干，最后高溫煅燒去除有機物，增強載體機械強度。
- 聚合誘導(dǎo)膠體凝聚法：此方法可制備多孔結(jié)構(gòu)的載體，便于微生物附著和物質(zhì)交換。第一步先制備硅溶膠，將稀鹽酸與水混合后加入合成硅酸乙酯，靜置 24 小時即可獲得。隨后把硅溶膠和表面活性劑 CTAB 混合，加入聚乙二醇溶液，在硫酸條件下加入銨根離子作為誘導(dǎo)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，同時進(jìn)行乳化，反應(yīng)完成后經(jīng)離心、干燥處理，就能得到多孔硅膠微球載體。通過調(diào)節(jié) CTAB 濃度、聚合反應(yīng)時間等參數(shù)，可調(diào)控載體孔徑和孔壁厚度。
- 膜乳化 - 凝膠轉(zhuǎn)化法：該方法能精準(zhǔn)控制載體粒徑。先將正硅酸乙酯在醇相中聚合形成小分子量硅溶膠作為油相，乳化劑水溶液作為水相，用常規(guī)膜乳化法制備均一硅溶膠乳液，再加入堿性催化劑讓乳滴中的硅溶膠完成凝膠轉(zhuǎn)化。若采用快速膜乳化技術(shù)，可先制備大粒徑硅溶膠水包油預(yù)乳液，經(jīng)微孔膜剪切得到小粒徑均一乳液后再固化，能將載體產(chǎn)率從 60％提升至 78％，且改變微孔膜孔徑可實現(xiàn) 500nm - 15μm 間的粒徑調(diào)控。
- 聚合物模板 - 硅溶膠沉積法：適合制備大孔徑載體，適配大分子相關(guān)的微生物應(yīng)用場景。以聚乙烯 - 二乙烯基苯等聚合物微球為模板，正硅酸乙酯水解制備的硅溶膠為硅源，通過聚合誘導(dǎo)或靜電吸附作用，將硅溶膠沉積到聚合物的孔隙中。后續(xù)經(jīng)高溫煅燒去除聚合物模板，留下大孔徑結(jié)構(gòu)的硅溶膠基載體，不過該方法制備的載體比表面積和機械強度相對較低。
- 檸檬酸 - 油酸改性法：該方法側(cè)重對硅溶膠相關(guān)硅基材料改性，提升載體與微生物的適配性。先把硅基粉末分散在檸檬酸鈉水溶液中，加入檸檬酸水溶液，經(jīng)超聲震蕩后在 80 - 100℃攪拌反應(yīng) 60 - 120 分鐘，沉淀洗滌并冷凍干燥得粉末。再將粉末分散到正己烷中，加入油酸，超聲處理后在 50 - 68℃攪拌反應(yīng) 5 - 7 小時，最后經(jīng)洗滌、冷凍干燥，得到雙親性硅溶膠基生物載體，這種載體在污水處理等微生物應(yīng)用場景中表現(xiàn)良好。
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