[發(fā)明專利]一種具有快速檢測細菌功能的納米纖維膜傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210563803.9
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103884695A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王棟;趙青華;陸瑩;吳志紅;李沐芳
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢紡織大學(xué)
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有快速檢測細菌功能的納米纖維膜傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

生物有害病菌一直是人類健康的重大危害，無論是發(fā)展中國家還是發(fā)達國家都受此問題的困擾。生物有害病菌問題越來越多的世界各國的廣泛的關(guān)注。因此，對此方面的研究也是方興未艾，其中能快速檢測細菌的生物傳感器的研究更成為了其中的熱點。

目前，快速檢測細菌的方法可分為生物電化學(xué)方法和非生物電化學(xué)方法，前者包含阻抗/電導(dǎo)法，電勢測定法、染料電池技術(shù)、循環(huán)/伏安法、電流分析法等檢測有微生物活動引起的電極間的電荷轉(zhuǎn)移信號的一類方法。后者包含干重、細菌計數(shù)和濁度等傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法，以及檢測核酸、蛋白質(zhì)、脂類衍生物、新陳代謝等細胞成本分析的方法。其中發(fā)展最快的為生物熒光檢測法，生物熒光法基于熒光蟲發(fā)光原理，通過檢測三磷酸腺苷(ATP)與熒光素、熒光素酶、鎂離子反應(yīng)的熒光強度來檢測細菌。

中國專利申請?zhí)?01010132186.8，公開日為2011年9月28日，發(fā)明了一種熒光法細菌快速檢測儀，通過熒光檢測探頭與光電轉(zhuǎn)換器和光電倍增管相連接，中央處理器上連接有輸入、輸出設(shè)備，通過該設(shè)備檢測細菌，減少了人工分析數(shù)據(jù)，降低了勞動強度、成本。熒光法細菌快速檢測儀是通過安裝在循環(huán)水旁路上的熒光檢測探頭，測量水中細菌所發(fā)出的熒光，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號，傳輸給放大器放大和單片機處理后，由檢測儀輸出開關(guān)信號控制殺菌劑添加泵的運行，以控制水中的菌藻的總數(shù)，從而達到殺菌滅藻的功能。

美國加州大學(xué)戴維斯分校的王棟、孫剛等人，利用熔融擠出相分離方法，將熱塑性聚烯烴/CAB(醋酸丁酸纖維素)共混體系熔融擠出制備了聚烯烴共聚物納米纖維，并用高壓氣流成型技術(shù)，制備了不同基體材料為載體的納米纖維膜。其制備的聚烯烴共聚物包括PVA-co-PE、PE-co-MAA、PE-co-GMA納米纖維膜。由于該制備出來的納米纖維膜表面有大量的活性基團，有較大的長徑比和尺寸效應(yīng)，該納米纖維膜極易被改性，而制備出各種具有特殊功能的納米纖維膜。將熒光素酶固定在納米纖維表面，不僅可以達到熒光素酶反復(fù)使用的目的，而且由于納米纖維巨大的比表面積，可以很好的保持熒光素酶的活性。

從上面可以看出，生物熒光法檢測細菌是最有望實現(xiàn)即時檢測細菌的快速方法。生物熒光法基于熒光蟲發(fā)光原理，通過檢測三磷酸腺苷(ATP)與熒光素、熒光素酶反應(yīng)的熒光光強來實現(xiàn)ATP的檢測，而與所有細菌體內(nèi)含有ATP的含量大致相同。目前，對于生物熒光法制備的細菌傳感器存在著熒光素酶缺乏在適當(dāng)載體固定、或熒光素酶與載體的相互作用弱，易造成生物熒光素酶的流失和一次性使用，使用成本增加。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在問題，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供了一種具有快速檢測細菌功能的納米纖維傳感器及其制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種快速檢測細菌的納米纖維傳感器，所述納米纖維膜傳感器為一種PVA-co-PE的納米纖維膜表面有共價鍵鍵接熒光素酶的聚烯烴共聚物的納米纖維膜。

所述制備方法包括以下步驟；

A活性PVA-co-PE納米纖維膜的制備

將PVA-co-PE納米纖維膜膜浸漬在2～5mol/L的氫氧化鈉中，

浸漬溫度為15～50℃，

浸漬時間為10～60min，

取出后，浸漬在質(zhì)量分數(shù)為5～20％的三聚氯氰的1，4-二氧六環(huán)溶液中；

浸漬溫度為15～50℃，

浸漬時間為10～60min，

取出清洗、干燥，得到活性PVA-co-PE納米纖維膜；

B熒光素酶在活性PVA-co-PE納米纖維膜表面的固定

將經(jīng)A步驟得到活性PVA-co-PE納米纖維膜浸漬在濃度分別為：

熒光素酶????????????0.1g/L～100g/L

二硫蘇糖醇??????????1～10mmol/L；

EDTA????????????????1～10mmol/L；

Tris-HCl緩沖溶液????1～500mmol/L

的混合溶液中并均勻攪動；

浸漬溫度為4℃，

浸漬時間為24小時，

取出后，用1～500mmol/Lris-HCl緩沖溶液清洗三次、取出干燥，即得表面有共價鍵鍵接熒光素酶的聚烯烴共聚物的納米纖維膜。

所述的熒光素為螢火蟲熒光素酶或細菌熒光素酶中的一種。