一种用于细菌及生物分子检测的电化学传感器及其制备和检测方法技术

本发明专利技术公开了一种用于细菌及生物分子检测的电化学传感器及其制备和检测方法，属于电化学技术领域，所述制备方法包括静电纺丝溶液制备、静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器制备及生物敏感材料的固定，并进一步提出制备得到的电化学传感器及对应细菌及生物分子的检测方法。本发明专利技术通过在纸基电化学传感器表面覆盖醋酸纤维素纳米纤维膜，利用纳米纤维膜多孔隙的优势，增加传感器表面生物识别元件的固定位点，最终实现生物物质的高灵敏和特异性检测，在病原微生物的现场快速检测领域具有较好的应用前景。有较好的应用前景。有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于细菌及生物分子检测的电化学传感器及其制备和检测方法


[0001]本专利技术涉及电化学
，特别涉及一种用于细菌及生物分子检测的电化学传感器及其制备和检测方法。

技术介绍

[0002]生物传感器作为一种分析工具近年来得到了快速发展，在临床诊断、环境监测、食品分析等领域具有广泛的应用前景。与传统的分析技术相比，生物传感器具有便携性、选择性、灵敏度高等优势。其中，电化学生物传感器因其成本低、操作简单、检测速度快等优点被广泛应用于智能医疗、毒性检测、污染物监测、病原微生物检测等重要领域。
[0003]现有细菌检测方法主要包括快速测试片检测法、微菌落检测法、气相色谱法、高效液相色谱法和生物电化学检测法。快速测试片检测法是指以纸片、纸膜、胶片等作为培养基载体，将特定的培养基和显色物质附着在上面，通过微生物在上面的生长、显色来测定食品中微生物的方法，该方法始于20世纪80年代，其主要优点是简便、实用、经济、操作性强，但检测灵敏度及准确性相对较低；微菌落检测法细菌生长繁殖早期在固相载体上，形成只能借助于显微镜观察的微小菌落，微菌落技术具有快速、经济、实用的特点，但其检测周期长，影响因素较多；气相色谱法依据不同微生物的化学组成或其产生的代谢产物各异，可直接分析各种体液中的细菌代谢产物、通过细胞中的脂肪酸、蛋白质、氨基酸、多肽、多糖等，以确定病原微生物的特异性化学标志成分，协助病原诊断和检测，由于该方法属于间接方法，因此存在较多的环境影响因素；液相色谱法同样可分析各种体液中的细菌代谢产物、病原微生物等，以确定病原微生物的特异性化学标志成分，协助病原诊断和检测，但同样属于间接分析方法。
[0004]生物分子检测方法主要包括光谱法、电化学法、生物活性检测法、免疫检测法及生物传感器检测法。而光谱检测法多会产生较高的消光值，且需要有标准样品；电化学法整体的精密度较差；生物活性检测法会由于蛋白质中氨基酸成分不同而产生较大误差，还会受到去污剂等干扰物质的干扰；免疫检测法往往对活性检测能力较差，且受到抗体来源等影响较大；生物传感器检测法主要存在价格较高、灵活性较差等问题，近年来，基于不同材料的电化学传感器得到广泛应用，而如何提供一种具有灵活性、生物相容性、环保、廉价、广泛使用和亲水性等特点的电化学传感器用于细菌及生物分子检测成为亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出了一种用于细菌及生物分子检测的电化学传感器及其制备和检测方法，以解决现有技术中其他细菌及生物分子检测方法存在的准确性不高、灵敏度欠缺、检测周期长的问题。
[0006]本专利技术的目的之一，是提供一种用于细菌及生物分子检测的静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器的制备方法，所述电化学传感器为静电纺醋酸纤维素纳米纤维
膜纸基电化学传感器；所述静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器的制备方法包括静电纺丝溶液制备、静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器制备及生物敏感材料的的固定。
[0007]进一步地，所述静电纺丝溶液制备包括将醋酸纤维素粉末加热溶解于溶剂中，配制为1wt％
‑
30wt％的醋酸纤维素电纺溶液；所述溶剂为配比比例为2:1的丙酮和N,N
‑
二甲基乙酰胺的混合液体，以100转/分钟
‑
3000转/分钟搅拌1小时
‑
20小时至溶液透明且分散均匀，得到醋酸纤维素电纺溶液。
[0008]进一步地，所述静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器制备包括将醋酸纳米纤维素电纺溶液置于针头直径为0.1毫米
‑
1毫米的1毫升
‑
20毫升注射器中，丝网印刷制备的纸基电化学传感器放置于接收平台，注射器尖端到接收平台距离为1厘米
‑
30厘米，在1千伏
‑
50千伏的电压下，以0.1毫升/小时
‑
10毫升/小时的流速进行静电纺丝，纺丝时长为1
‑
20分钟，得到的醋酸纳米纤维直接收集到纸质丝网印刷电极上，然后将覆膜后的传感器用1微升
‑
20微升1wt％
‑
30wt％的全氟化树脂溶液处理，得到所述静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器。
[0009]进一步地，静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器制备包括工作电极和对电极的碳制、参比电极的银/氯化银制；设计电极结构，绘制电极图纸，通过POTEN(山东)加工纸质丝网印刷电极，将所述工作电极、所述参比电极和所述对电极集成到纸基板中；所述工作电极的直径为4毫米，厚度为0.3mm。
[0010]进一步地，所述生物敏感材料的固定包括：
[0011]S1、在室温下，将1
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺和N
‑
羟基琥珀酰亚胺以10:1的比例溶解于磷酸缓冲盐溶液中；
[0012]S2、将1微升
‑
200微升的混合溶液滴到醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器的工作电极表面，在室温下放置0.5小时
‑
10小时；
[0013]S3、将工作电极表面用去离子水仔细洗涤3次
‑
4次，清洗后用氮气吹干；
[0014]S4、配置生物敏感材料溶液，取1微升
‑
200微升滴加到工作电极表面；
[0015]S5、将固定单克隆抗体的电化学传感器存储在4℃的冰箱中，用于后续实验。
[0016]本专利技术的目的之二，是提供一种用于细菌及生物分子检测的静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器。
[0017]本专利技术的目的之三，是提供一种基于静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器的细菌及生物分子检测方法，所述检测方法包括：
[0018]S1、利用未固定细菌单克隆抗体的传感器对不同梯度浓度细菌悬液进行检测，排除细菌在传感器表面的非特异性吸附对检测结果的影响；
[0019]S2、利用传感器对不同梯度浓度细菌悬液进行检测，得到线性范围内的菌落数，确定检测限；
[0020]S3、利用所述传感器对细菌进行特异性检测。
[0021]进一步地，所述检测细菌为大肠杆菌和/或枯草芽孢杆菌；优选地，所述检测细菌为大肠杆菌O157：H7，大肠杆菌ATCC8099和/或枯草芽孢杆菌ATCC9372。
[0022]进一步地，所述检测方法还可应用于对生物分子的检测，所述生物分子为生物大分子及其单体，包括但不限于蛋白质、糖类、核酸类物质；优选地，所述生物分子包括葡萄
糖、蛋白质中的至少一种。
[0023]与现有技术相比，本专利技术提供了一种用于细菌及生物分子检测的静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器及其制备和检测方法，具备以下有益效果：
[0024]1.通过在纸基电化学传感器表面覆盖醋酸纤维素纳米纤维膜，利用纳米纤维膜多孔隙的优势，增加传感器表面生物识别元件的固定位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于细菌及生物分子检测的电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述电化学传感器为静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器，所述静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器的制备方法包括静电纺丝溶液制备、静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器制备及生物敏感材料的固定。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝溶液制备包括将醋酸纤维素粉末加热溶解于溶剂中，配制为1wt％
‑
30wt％的醋酸纤维素电纺溶液；所述溶剂为配比比例为2:1的丙酮和N,N
‑
二甲基乙酰胺的混合液体，以100转/分钟
‑
3000转/分钟搅拌1小时
‑
20小时至溶液透明且分散均匀，得到醋酸纤维素电纺溶液。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器制备，包括将醋酸纤维素纳米纤维素电纺溶液置于针头直径为0.1毫米
‑
1毫米的1毫升
‑
20毫升注射器中，丝网印刷制备的纸基电化学传感器放置于接收平台，注射器尖端到接收平台距离为1厘米
‑
30厘米，在1千伏
‑
50千伏的电压下，以0.1毫升/小时
‑
10毫升/小时的流速进行静电纺丝，纺丝时长为1分钟
‑
20分钟，得到的醋酸纤维素纳米纤维直接收集到纸质丝网印刷电极上，然后将覆膜后的传感器用1微升
‑
20微升1wt％
‑
30wt％的全氟化树脂溶液处理，得到所述静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜纸基电化学传感器制备，包括工作电极和对电极的碳制、参比电极的银/氯化银制；通过丝网印刷技术将所述工作电极、所述参比电极和所述对电极集成到纸基板中；所述工作电极的直径为4毫米，厚度为0.3mm。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物敏感材...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢新武，张志伟，程晓，窦雪晨，杜漫漫，吴建国，朱孟府，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所，
类型：发明
国别省市：