(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 202210639299.X (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 湖南大学 地址 410000 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路1号 (72)发明人 康馨　王仕卿　陈仁朋　陈永青　 (74)专利代理 机构 湖南岑信知识产权代理事务 所(普通合伙) 43275 专利代理师 谷萍 (51)Int.Cl. C04B 41/65(2006.01) C12N 1/20(2006.01) C12R 1/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于磁响应的MICP靶向修补方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于磁响应的MICP靶向 修补方法， 包括如下步骤： 步骤一、 制作含有磁化 细菌的细菌培养液， 所述磁化细菌为具有磁响应 性的矿化碳酸钙沉淀细菌； 步骤二、 配置含有钙 离子成分的胶结液； 步骤三、 将细菌培养液与胶 结液共同注入待修复物品的待修复处， 并立刻 施 加使得磁化细菌向待修复处深处移动的磁场， 完 成对待修复物品的修复。 本发明通过使得矿化碳 酸钙沉淀细菌表面附着磁性纳米颗粒， 使得其初 始时受到磁力影 响， 从而使 得其在培养液中的运 动具有一定的趋势性， 进而提高菌体在待修复物 深处的初始菌体浓度， 从而使得待修复物的深处 具有更好的修复效果。 此外， 本发明可 以使表面 附着磁性纳米颗粒的细菌受到磁场影 响， 在混凝 土孔隙中的运动具有靶向性， 进而改变菌体在深 层地下结构中混凝土裂缝的分布情况， 提高混凝 土裂缝的自修复效果， 提升深层地下结构的韧 性。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115043669 A 2022.09.13 CN 115043669 A 1.一种基于磁响应的MICP靶向修补方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤一、 制作含有磁化细菌的细菌培养液， 所述磁化细菌为具有磁响应性的矿化碳酸 钙沉淀细菌； 步骤二、 配置含有钙离 子的胶结 液； 步骤三、 将含有磁化细菌的细菌培养液和胶结液共 同注入待修复物品的待修复处， 并 立刻施加使得磁化细菌向待修复处深处移动的磁场， 完成对待修复物品的修复。 2.如权利要求1所述的基于磁响应的MICP靶向修补方法， 其特征在于， 所述步骤一中， 所述步骤一中， 含有磁化细菌的细菌 培养液的制作方法如下： 将矿化碳酸钙沉淀细菌在培养液中培养不少于12h即得到含有磁化细菌的细菌培养 液， 所述培 养液中加入有磁性纳米颗粒。 3.如权利要求2所述的基于磁响应的MICP靶向修补方法， 其特征在于， 所述步骤一中， 含有磁化细菌的细菌 培养液的制作方法如下： 1.1、 菌种活化培养： 将矿化碳酸钙沉淀细菌的菌种接种至液体培养基中， 30℃， 200rpm 培养24h,得到含有矿化 碳酸钙沉淀细菌的培 养液。 1.2.菌种保藏： 将培养液中的矿化碳酸钙沉淀细菌接种至斜面培养基中置于4℃条件 下冷藏； 1.3.将斜面培养基中的矿化碳酸钙沉淀细菌接种至液体培养基中， 配置浓度为10～ 200 μg/ml， 颗粒大小为10～100纳米的改性磁性纳米颗粒溶液， 将液体培养基与改性磁性纳 米颗粒溶液混合后， 在30℃， 200rpm条件下培养24h， 得到的具有磁响应性的矿化碳酸钙沉 淀细菌。 4.如权利要求3所述的基于磁响应的MICP靶向修补方法， 其特征在于， 所述步骤1.1和 1.3中的液体培 养基均包括蛋白胨15g/L， 大豆蛋白胨为5g/L， 氯化钠5g/L， 尿素20g/L。 5.如权利要求2所述的基于磁响应的MICP靶向修补方法， 其特征在于， 所述矿化碳酸钙 沉淀细菌为巴氏芽孢杆菌 。 6.如权利要求1所述的基于磁响应的MICP靶向修补方法， 其特征在于， 所述待修复物品 包括混凝 土制品、 文物和地基。 7.如权利 要求2‑6任一所述的基于磁响应的MICP靶向修补方法， 其特征在于， 所述磁性 纳米颗粒为改性四氧化 三铁颗粒。 8.如权利要求7所述的基于磁响应的MICP靶向修补方法， 其特征在于， 所述改性步骤 为:将纳米四氧化三铁完全浸没在改性液中在100～300rpm转速下共同振荡30min～2h， 得 到改性四氧化 三铁颗粒； 所述改性液中含有0.2 ～2g/L的生物胶和0.20.2 ～2g/L的氯化盐。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115043669 A 2一种基于磁响应的MICP靶向修补方 法 技术领域 [0001]本发明属于建筑材 料领域， 尤其涉及一种基于磁响应的MIC靶向P修补方法。 背景技术 [0002]近些年来， 由于水泥等其他具有环境破坏性地建筑材料在基础工程建设、 房屋建 造等方面的大量应用， 对生态具有极高的破坏性， 直接或间接的加剧了温室 效应， 特别是在 碳排放方面， 水泥生产已成为碳排放大户， 全球约7％CO2排放是由生产水泥熟料引起， 在 2020年， 中国水泥工业CO2排放12.3亿吨,同比增加1.8％， 对实现碳达峰和碳中和的重要战 略造成一定影响， 而微生物矿化碳酸钙沉淀， 特别是巴氏芽孢杆菌矿化碳酸钙沉淀可以在 建筑材料中替代部分水泥， 降低水泥用量， 且该技术被用于混凝土等材料中时， 可以主动消 耗大气中一定量的CO2， 具有环境友好性特征。 然而普通的巴氏芽孢杆菌矿化碳酸钙沉淀具 有沉淀位置不均匀 性， 从而降低矿化效率， 因此需要一种方法能使碳酸钙沉淀位置具有一 定的可控性。 [0003]巴氏芽孢杆菌是一种广泛存在于自然界中的革兰阳性菌， 该菌是一种非致病性 菌， 不会对人体造成健康威胁。 该菌在自然界中可通过新陈代谢功能产生脲酶并且水解周 围营养物质产生碳酸根离子， 进而与环境中的钙离子生成碳酸钙沉淀。 后在实验室中已可 人为模拟该菌的生长环境并根据需要 人为需要调控该菌生成碳酸钙沉淀， 该沉淀可填堵颗 粒孔隙， 提高材料强度及抗渗性能， 且该菌的生长环境具有微碱性， 因此可应用在地基加 固， 混凝土自修复等建筑材 料领域。 [0004]巴氏芽孢杆菌在进行加固时， 菌体是做不规则运动， 因此理论上菌体是在修复液 中均匀分布， 但是由于巴氏芽孢杆菌为兼性厌氧菌， 且在有氧情况下繁殖性更好。 此外注 浆 口附近先注入修复液， 因此先反应生成了碳酸钙颗粒， 会使得接近注浆口的孔隙逐渐变小， 从而影响菌体向内移动。 这导致碳酸钙沉淀多集中于注浆口， 而离注浆口较远位置碳酸钙 沉淀分布较少， 造成碳酸钙沉淀 分布的不均匀性， 从而在一定程度上降低了土体加固效果。 此外， 当该菌被用于地下深层结构混凝土自修复时， 其矿化生成的碳酸钙沉淀多集中于混 凝土裂缝表面， 即修复具有良好的表 面效果， 然而对于裂缝深处鲜有沉淀生 成， 因此需改变 碳酸钙沉淀分布的不均匀性。 发明内容 [0005]为解决上述问题， 本发明公开了一种基于磁响应的MICP靶向修补方法。 本发明通 过使得矿化碳酸钙沉淀细菌表面附着磁性纳米颗粒， 使得其初始 时受到磁力影响， 从而使 得其在培养液中的运动具有一定的趋势性， 进而提高菌体在待修复物深处的初始菌体浓 度， 从而使 得待修复物的深处具有更好的修复效果。 此外， 本发 明可以使表面附着 磁性纳米 颗粒的细菌受到磁场影响， 在混凝土孔隙中的运动具有靶向性， 进而改变菌体在深层地下 结构中混凝 土裂缝的分布情况， 提高混凝 土裂缝的自修复 效果， 提升深层地下 结构的韧性。 [0006]为实现上述目的， 本发明的技 术方案为：说　明　书 1/3 页 3 CN 115043669 A 3