[發明專利]基于LAPS和ZnO納米棒陣列無標簽檢測大腸桿菌O157:H7DNA的裝置及方法

有效

• 申請號: 201911143163.4
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110849957B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 吳春生;田玉蘭;朱平;陳雅婷;杜立萍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N27/48
• 分類號: G01N27/48;C12Q1/689;C12Q1/6806;C12Q1/10;C12R1/19
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發明公開了基于LAPS和ZnO納米棒陣列無標簽檢測大腸桿菌O157:H7DNA的裝置及方法，該裝置包括：拉第屏蔽箱、裝載臺、半導體激光器、LAPS傳感器、恒壓器、鎖相放大器、采集卡、計算機。該方法首先進行細菌培養，大腸桿菌O157:H7 DNA的提取，LAPS傳感器制作及ZnO納米棒的修飾；LAPS傳感器表面修飾探針鏈DNA，掃描I?V曲線；通過遍歷及最小二乘法擬合出檢測O157:H7 DNA濃度的最佳標定曲線；通過分析待測樣品溶液的I?V曲線，電壓偏移量V，帶入標定曲線，計算出待測樣品的濃度。本發明實現了O157:H7 DNA的無標簽檢測，具有時間短，成本低廉，操作方便，為O157:H7 DNA雜交提供三維位點，靈敏度高等優點。

技術領域

本發明涉及大腸桿菌O157:H7 DNA的檢測領域，具體涉及基于LAPS 和ZnO納米棒陣列無標簽檢測大腸桿菌O157:H7DNA的裝置及方法。

背景技術

細菌脫氧核糖核酸(DNA)的檢測在生物醫學、食品工業和環境控制等領域具有廣泛的技術意義，大腸桿菌O157:H7是最危險的食源性致病菌之一，存在于各種食物和水中，可引起出血性結腸炎，并導致血性腹瀉等多種癥狀。DNA生物傳感器發展的前沿目前是基于PCR擴增技術和標記法；PCR方法是通過酶促合反應來擴增DNA片段或序列，放大微量DNA耗時久。標記法是通常采用熒光對探針或目標DNA分子進行標記，DNA制作成本高，檢測過程復雜。因此，開發一種無標簽和經濟有效的檢測細菌DNA的新方法是非常必要的。目前檢測DNA非標記法一般是利用芯片修飾互補鏈直接捕獲目標DNA分子，簡單快速，但扁平的結構可能對DNA雜交產生一定影響。因此，在生物醫學、食品工業和環境控制等領域迫切需要開發一種高性能的無標簽檢測大腸桿菌O157:H7的新方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于LAPS和ZnO納米棒陣列無標簽檢測大腸桿菌O157:H7DNA的裝置及方法，以克服現有技術存在的缺陷，本發明實現了大腸桿菌O157:H7DNA的無標簽檢測，具有時間短，成本低廉，操作方便，為O157:H7 DNA雜交提供三維位點，靈敏度高等優點。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

基于LAPS和ZnO納米棒陣列無標簽檢測大腸桿菌O157:H7DNA的裝置，包括法拉第屏蔽箱、裝載臺、半導體激光器、LAPS傳感器、恒壓器、鎖相放大器、采集卡和計算機；其中，裝載臺置于法拉第屏蔽箱內，半導體激光器安裝在裝載臺下方，LAPS傳感器安裝在裝載臺上，恒壓器和鎖相放大器設置在法拉第屏蔽箱中，且恒壓器和鎖相放大器與LAPS傳感器上的電極連接，鎖相放大器和采集卡連接，采集卡安裝在計算機上，用于對LAPS 傳感器光電流進行采集，所述計算機安裝在法拉第屏蔽箱外側。

進一步地，所述LAPS傳感器包括合金板，合金板的中部位置上依次設置有大小相同的Si層、SiO₂層及Al層，Al層中部位置上依次設置有大小相同的ZnO NRAs層和探針ssDNA層，且Si層、SiO₂層、Al層、ZnO NRAs 層和探針ssDNA層均設置在LAPS檢測腔中。

進一步地，Al層的外沿設置有參考電極和對電極，合金板的外沿設置有工作電極，且工作電極位于LAPS檢測腔外側，工作電極、參考電極和對電極與恒壓器相連，鎖相放大器與工作電極相連。

基于LAPS和ZnO納米棒陣列無標簽檢測大腸桿菌O157:H7DNA的方法，包括以下步驟：

步驟1：大腸桿菌O157:H7 DNA的制備：以大腸桿菌O157:H7 eaeA基因為材料，采用不對稱聚合酶鏈反應的方法制備目標DNA；

步驟2：LAPS傳感器制作及ZnO納米棒的修飾；

步驟3：在LAPS傳感器表面修飾探針鏈DNA，掃描LAPS光電流-電壓曲線，記為I-V曲線，通過遍歷及最小二乘法擬合出檢測O157:H7 DNA濃度的最佳標定曲線；