[發明專利]電化學可控細菌粘附界面的構建及使用方法

有效

• 申請號: 201710940891.2
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107841462B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 冀海偉;王仁亮;翟靜;馮蕾
• 申請（專利權）人: 山東第一醫科大學（山東省醫學科學院）
• 主分類號: C12N1/02
• 分類號: C12N1/02;C12N13/00
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 劉莎莎

本專利提出了一種構建可逆切換的細菌吸附和釋放界面的新方法。該方法是將鋅的3,5?雙(雙(吡啶?2?甲基)?氨甲基)?4?羥基苯丙酸配合物修飾到導電界面上構建細菌粘附界面，可以快速高效地吸附細菌，而通過電化學還原后可變為防污界面，釋放細菌。防污界面加入Zn(NO3)2后又可恢復為細菌粘附界面，從而實現界面的可控調節。本細菌粘附界面構建簡單，使用方便，并可重復利用。

技術領域

本發明涉及納米生物醫學領域，具體為一種電化學可控細菌粘附界面的構建及使用方法。

背景技術

細菌是全世界飲用水中的主要污染物，特別是在發展中國家。細菌污染可能導致嚴重的健康問題，包括食物中毒和疾病。根據國際水組織調查研究表明，世界上每十個人中就有一個無法獲得安全的水，每年有一百多萬人死于與水有關的疾病。此外，生物污染近年來一直作為重大經濟和生態問題而受到極大關注。表面微生物和宏觀生物的聚集可能會產生嚴重的后果，包括但不限于醫療手術操作失敗、增加船舶燃料消耗、加速水下傳感器的老化過程等。根據國際海事組織（IMO）的最新統計報告，無防污保護的海上運輸年度成本比有效防污保護的海運要高約1500億美元。

開發可用于收集污染物（例如生物大分子或細菌）然后用外部信號刺激釋放污染物以便分析其組成的材料是非常有意義的。目前，用于收集、檢測、分析和清潔細菌污染的材料或表面涂層的研究正在日益增加。

發明內容

本發明針對以上不足之處，提供了一種構建可逆切換的細菌吸附和釋放界面的新方法。該方法是將鋅的3,5-雙(雙(吡啶-2-甲基)-氨甲基)-4-羥基苯丙酸配合物修飾到導電界面上構建細菌粘附界面，可以快速高效地吸附細菌，而通過電化學還原后可變為防污界面，釋放細菌；防污界面加入Zn(NO₃)₂后又可恢復為細菌粘附界面，從而實現界面的可控調節；本細菌粘附界面構建簡單，使用方便，并可重復利用。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種電化學可控細菌粘附界面的構建方法，包含有如下步驟：

（1）3,5-雙(雙(吡啶-2-甲基)-氨甲基)-4-羥基苯丙酸的制備；將400-600mg多聚甲醛和2.8 g二甲基吡啶胺置于250 mL的圓底燒瓶中，加入15 mL乙醇和45 mL水；然后加入1.0 g對羥基苯丙酸甲酯和1.4 mL 1.0 M鹽酸，回流24 h；將反應混合物冷至室溫，用飽和Na₂CO₃中和至中性，然后用過量的氯仿萃取溶液，有機相用Na₂SO₄干燥，減壓蒸發氯仿；粗產物通過硅膠柱色譜純化，得到淺黃色油狀物即為3,5-雙(雙(吡啶-2-甲基)-氨甲基)-4-羥基苯丙酸。

（2）細菌粘附界面的構建；將導電玻璃ITO先在丙酮、異丙醇及去離子水中各超聲5min，在真空中干燥；將干燥后的ITO置于30 mL 1M HCL和 30% H₂O₂的混合溶液中，二者體積比為1:1，浸泡30 min，用水洗滌。然后轉入1 M NaOH的乙醇溶液中，此溶液中乙醇與水的體積比為1:1，超聲10 min，用水洗滌；然后加入5% APTES水溶液，浸泡1 h進行氨基化，水洗3次，80℃干燥過夜；取50 mg步驟一中制備的3,5-雙(雙(吡啶-2-甲基)-氨甲基)-4-羥基苯丙酸，加入250 mg EDC和500 mg NHS，反應2 h，調溶液pH至8.0，加入到氨基化的ITO中浸泡過夜，二次水洗滌，真空干燥；最后，加入2-5μM Zn(NO₃)₂，攪拌30 min，細菌粘附界面構建完成。

電化學可控細菌粘附界面的使用方法，包含有如下步驟：