基于脂多糖识别的金属污染微生物修复评价方法的研究

As an important mean of controlling heavy metal pollution, microbial remedy technology is becoming a research hotspot in the field of environmental protection in recent years. Lipopolysaccharide (LPS) is the major component of the outer membrane of Gram-negative bacteria, have important physiological functions. LPS can be used to bind heavy metal ions because it’s special structure. In our early work, we have synthesized a kind of water-soluble compound containing benzoyl hydrazine. After coordinate with Cu2+ selectively, this compound can effectively detect the changes of LPS concentration by optical signal changing and evaluate the adsorption capacity of different bacteria liquid on Cu2+. In this project, we will design and synthesize water-soluble benzoyl hydrazine derivatives with different fluorophores and coordination points. These derivatives can coordinate with metal ions selectively, and constitute the three component competing system of benzoyl hydrazine / metal ions / LPS. This system can be used to study the coordinate mechanism between LPS and metal ions. Furthermore, the coordination between bacterium and metal ions will be studied by fluorescent image experiment of microorganism. These researches provide a new approach for facile evaluating the heavy metal pollution remediation capacity of microorganisms.

微生物修复技术作为重金属污染治理的一种重要手段，近年来成为环境保护领域的研究热点。脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）,是构成革兰氏阴性菌细胞外膜主要成分，具有重要的生理学功能和作用，其特殊的结构可以吸附重金属离子。本课题组近期合成了一类水溶性含苯甲酰腙结构荧光化合物，该化合物与Cu2+选择性配位后，可以通过光信号变化有效检测溶液中LPS浓度变化，并用来评价不同菌液对Cu2+吸附能力。本项目中我们将设计、合成含不同荧光团和配位点的水溶性苯甲酰腙衍生物，选择性识别不同金属离子，得到苯甲酰腙/金属离子/LPS三元竞争超分子识别体系，探索LPS与不同金属离子作用机制。进一步通过微生物荧光成像实验，研究不同细菌与各种金属离子作用能力，并借此建立快速评价微生物对重金属污染修复能力的方法。

重金属污染的检测和治理是当今社会面临的一项重要难题，微生物修复技术作为重金属污染治理的一种重要手段，近年来成为环境保护领域的研究热点。本项目共设计合成了六类荧光探针分子，分别研究了六类分子对Cu2+, Al3+, Zn2+, Sn2+, Fe3+和Hg2+六种金属离子的高选择性识别，进一步测试了金属配合物型荧光探针分子与脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）等生物活性物质作用后的光谱性质变化。研究结果表明，六种金属离子配合物型荧光探针分子对脂多糖都有较好的选择性检测能力。脂多糖是构成革兰氏阴性菌细胞外膜主要成分，具有重要的生理学功能和作用。据此，本项目测定了金属配合物型荧光探针分子与不同菌液作用后的光物理性质变化，筛选出了对六种金属离子有最佳吸附能力的菌种。项目研究成果可用于建立快速评价不同菌种对重金属污染的生物修复能力的方法，并实现通过荧光信号变化检测重金属污染程度，由此构建一个完整的重金属污染快速评价体系。