[發明專利]微生物傳感器及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910971872.5
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110923130B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 徐雅玲;屠曉華;李加友;于建興;張洋;繆程平
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12N1/20;G01N27/30;G01N27/327;G01N27/48;C12R1/07;C12R1/19
• 代理公司: 重慶中之信知識產權代理事務所(普通合伙) 50213
• 代理人: 馬晨博

本發明提供高通透電化學微生物傳感器及其制備方法和應用，其中制備步驟包括：S1制備菌液；S2油包水型高內相乳液的制備；S3微生物傳感器制備。該生物傳感器采用三電極線性循環伏安法檢測不同濃度的甲基磺草酮溶液的電化學行為來分析甲基磺草酮對兩種不同細菌的急性生物毒性結果進而使實現其應用。通過該方法得到的微生物傳感器，檢測快速靈敏，可反映不同毒性物質濃度下微生物的應激電流響應。

技術領域

本發明涉及生物傳感器電化學領域，具體涉及微生物傳感器及其制備方法和應用。

背景技術

農業科技的進步離不開農藥的大規模使用。近年來，農藥對環境污染的影響，特別是通過土壤經雨淋而后到河流、湖泊等天然水體，從而影響大范圍人群的健康問題而日益引起人們的重視。目前在各大水體和沉積物中已監測到了有機氯、有機磷、三唑類和擬除蟲菊酯類等多種農藥。這些農藥通過水生生物體富集、再通過食物鏈傳遞進而危害人類的健康。然而，許多農藥及其代謝產物的毒性和對環境的影響在使用多年后才被認識到或尚未被完全評估出來。

例如1957年發明的莠去津（2-氯-4-二乙胺基-6-異丙胺基-1，3，5-三嗪，阿特拉津，atrazine），是世界上最大的除草劑農藥品種。經多年研究發現，莠去津的脫氯與烷基代謝產物會造成嚴重的地下水體污染，其在環境中的積累30年后仍然可被測出。而在2017年10月莠去津才被世衛組織列為3類致癌物，在歐洲已被禁用。于2000年注冊的甲基磺草酮（2-（4-甲磺?；?2-硝基-苯甲?；┉h己烷-1,3-二酮）是莠去津的替代農藥，被認為是一種安全的除草劑，用量在近年來快速增加。甲基磺草酮可通過光、植物代謝、土壤微生物代謝、芬頓反應等方式降解。然而，近來的研究表明，甲基磺草酮會造成魚體DNA損傷，對微生物酯酶有毒性作用，其代謝產物（主要是4-甲砜基-2-硝基苯甲酸，MNBA和2-氨基-4-甲砜基苯甲酸，AMBA）的毒性更強。長期食用含有甲基磺草酮殘留的食物會對人畜產生致癌作用，或引起胎兒畸形。這些研究的出現對深入了解甲基磺草酮對環境和生物體的影響至關重要，但所用方法復雜，涉及儀器（高效液相色譜-質譜等）昂貴，處理樣品耗時長、分析條件苛刻。因此建立快速測定甲基磺草酮的生物毒性的方法有其迫切性和必要性。

農藥的生物毒性可以從對微生物的毒性，最初通過在不同濃度的所測農藥的培養基中通過培養微生物數量來反映。但這種做法耗時很長，因細菌多樣性、突變性、馴化或菌株感染等因素導致其結果重現性不佳。同時，反映不出引起不同微生物生長結果的影響機理。生物傳感器是20世紀60年代發展起來的，由生物或生物有關的敏感元件和物理化學傳感器（換能器）相結合，提供定量或半定量分析信息的小型分析儀器。其中利用全細胞微生物作為生物傳感器的敏感元件具有制備容易、成本低、檢測重現性好、使用壽命長、不易失活等優點。但當前微生物傳感器面臨的主要問題有用于固定微生物的載體膜制備工藝復雜，測試時膜阻力大，影響被測物質和營養物質在膜中的擴散，測量時間長，影響測量效率和結果準確性等。

發明內容

（一）要解決的技術問題

鑒于以上所述，本發明的目的之一在于提供微生物傳感器的制備方法，以微生物為載體匹配特制電極來構建微生物傳感器。

本發明的另一個目的在于提供該微生物傳感器在生物毒性測量方面的應用。

本發明的第三個目的在于提供該微生物傳感器對水體中甲基磺草酮的生物毒性快速測定方法。

（二）技術方案

為解決所述技術問題，本發明提供微生物傳感器的制備方法，包括以下步驟：

S1、制備菌液，以土壤細菌膠質芽孢桿菌和大腸桿菌為載體通過培養及后處理工序制備菌液；

S2、制備油包水型高內相乳液，以苯乙烯-二甲基丙烯酸乙二醇酯為油相，以Span80-Tween80為乳化劑體系，以過硫酸銨-亞硫酸氫鈉為引發劑體系，以后處理的菌液為水相制備油包水型高內相乳液；