基于生物免疫传感器对微生物进行检测的方法技术

本发明专利技术涉及生物免疫传感器领域，特别涉及基于生物免疫传感器对微生物进行检测的方法。本发明专利技术提供了一种生物免疫传感器以及基于生物免疫传感器对微生物进行检测的方法，基于磁力(10

【技术实现步骤摘要】
基于生物免疫传感器对微生物进行检测的方法


[0001]本专利技术涉及生物免疫传感器领域，特别涉及基于生物免疫传感器对微生物进行检测的方法。

技术介绍

[0002]人民的生命健康问题一直是社会关心的热点问题，而随着全球化食品流动的加速，让对食品污染的控制变得日益困难，世界范围内因食入感染疾病的发生率居高不下，逐渐成为了各国的公共难题。造成食品污染的原因有很多，其中细菌是常见的罪魁祸首之一。部分细菌在果汁、牛奶以及水等液态样本中比较常见。其中，金黄色葡萄球菌可引起许多疾病，例如皮肤感染，脓肿，脓疱病，坏死性肺炎，败血病，导管诱发的心内膜炎，动脉硬化，以及骨髓炎等。在医院中约有20％的手术部位感染是由金黄色葡萄球菌引起的。而且约有30％的健康人被金黄色葡萄球菌感染后成为无症状感染者。而沙门氏杆菌引起的发热性疾病伤寒，在全世界每年约造成2000万病例和20万人死亡。2018年全球食品安全检测市场约为170亿美元。到2023年底，预计会达到约246亿美元，年增长速度约为7.7％，显然全世界食源性疾病的威胁正推动着食品检测行业的高速发展。
[0003]生物性污染物的危害与化学性的危害是不一样的。致病微生物能不断增殖，即使食品中浓度很低的时候不会致病，但是随着时间的推移其不断增殖的特性会使其含量不断增多从而致病。当致病微生物入侵人体感染后，临床病状上的表现比较复杂，有的疾病并不会立刻爆发，而是在人体内进行一段时间的潜伏。而且这些微生物是有生命的，他们依靠宿主能够长时间生存，如果不及时处理，可能存在扩散危险。另外，针对不同宿主，微生物还会使其展现出不同程度的症状。因此，需要发展有效的手段，在微生物浓度很低的时候能够实现对其进行检测从而完成早期预防。
[0004]在食品被生物性污染的早期，其含有的生物性污染物含量是较低或极低的，这导致食品安全部门在利用传统的方法检测食品是否被生物性污染时，某些被污染的食品可能蒙混过关，贴上了安全食用的标签。而这些食品中的生物性污染物得以不断繁殖，传播，甚至发生变异，对人体的健康和社会的稳定带来极大的危害和不确定性。传统的检测方法如琼脂培养基法，不仅灵敏度有限，而且需要数天对细菌进行培养扩增。侧流免疫测定法(Lateral flow immunoassay，LFIA)和ELISA，通过修饰固体基底上的抗体来检测目标污染物。两种方法皆需对细菌进行一天培养，使用的抗体制备过程复杂、周期长，并且很多抗体的获取难度大。同时需要对抗体进行标记，这还会损伤抗体活性。最重要的是这两种检测方法的检测灵敏度对于被早期低浓度生物性污染物污染的食品是无法完成筛选的。核酸法即聚合酶链式反应(PCR)，对通过对微生物的遗传物质扩增达到检测目的。此方法虽一定程度上提高了检测灵敏度，但还是不够的，而且扩增步骤复杂耗时，需要添加适当的标记。针对于被细菌毒素，霉菌毒素污染的食品更无法使用此方法检测，可检测的目标物质具有局限性。现有的检测方法耗时，需标记，被检测物质有局限性，且灵敏度难以满足食品生物性污染物的低浓度(100cfumL
‑1)或极低浓度(10cfu mL
‑1)的快速检测，即生物性污染物的早期
发现。尽管已经有些工作对细菌开发了高度灵敏的检测方法，但是其敏感性仍然受到食品样品中病原体浓度低的限制。很多生物性污染物，如细菌，病毒等，在感染早期很难被发现，很大程度的原因是现有技术的检测灵敏度不够，面对低浓度细菌(<10cfumL
‑1)时，检测会呈现出假阴性的结果，但实际上极少量的细菌病毒就会呈指数型无限扩增，造成不可挽回的危害。因此研发克服病原体浓度低限制的新检测方法，提出提高微生物病原体检测灵敏度的新策略将具有巨大的价值。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了基于生物免疫传感器对微生物进行检测的方法。本专利技术提供了一种基于磁增强的微梁免疫传感快速检测微生物的方法。本专利技术通过实验发现本专利技术中微生物检测方法及生物免疫传感器与现有生物传感器相比，检测灵敏度高，操作简便，易发展成为一种适用于现场检测的仪器。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种生物免疫传感器，其包括富集浓缩元件和检测元件；
[0008]所述富集浓缩元件包括磁颗粒、第一特异性探针分子和氧化石墨烯；
[0009]所述磁颗粒与所述氧化石墨烯结合；
[0010]所述第一特异性探针分子与所述氧化石墨烯结合；
[0011]所述检测元件包括第二特异性探针分子和悬臂梁；
[0012]所述悬臂梁的部分梁修饰有所述第二特异性探针分子；
[0013]所述第一特异性探针分子和所述第二特异性探针分子可以相同，也可以不同。
[0014]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述第一特异性探针分子或所述第二特异性探针分子独立包括适配体。
[0015]在本专利技术中，适配体只是特异性探针分子的一种，其他的特异性探针分子例如抗体、PNA均可以替换适配体。凡是能够与待测样本特异性结合的物质均在本专利技术的保护范围之内，本专利技术在此不做限定。
[0016]在一些具体实施方案中，所述磁颗粒包括MNP；所述MNP的粒径包括250nm。
[0017]在一些具体实施方案中，所述第一适配体(aptamer)序列如SEQ ID NO:1所示，具体为：5
’
NH2 C6
‑
ATC CGT CAC ACC TGC TCT ACG GCG CTCCCA ACA GGC TC TCC TTA CGG CAT ATT ATG GTG TTG GCT CCC GTA TTTTTT
‑3’
；所述第二适配体(aptamer)序列如SEQ ID NO:2所示，具体为：5'SH C6
‑
ATC CGT CAC ACC TGC TCT ACG GCG CTC CCA ACA GGC CTC TCC TTA CGG CAT ATT ATG GTG TTG GCT CCC GTA TTT TTT
‑
3'。
[0018]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述修饰包括：
[0019](I)、所述悬臂梁的第2n
‑
1号梁修饰有所述第二特异性探针分子；所述悬臂梁的第2n号梁不修饰所述第二特异性探针分子；或
[0020](II)、所述悬臂梁的第2n号梁修饰有所述第二特异性探针分子；所述悬臂梁的第2n
‑
1号梁不修饰所述第二特异性探针分子；
[0021]所述n为自然整数。
[0022]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述修饰包括：
[0023](I)、所述悬臂梁长度的三分之二修饰有所述第二特异性探针分子；或
[0024](II)、所述悬臂梁长度的三分之一前端修饰有所述第二特异性探针分子。
[0025]具体地，当微生物浓度不低于102cfu/mL时，所述悬臂梁长度的三分之二修饰有所述第二特异性探本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.生物免疫传感器，其特征在于，其包括富集浓缩元件和检测元件；所述富集浓缩元件包括磁颗粒、第一特异性探针分子和氧化石墨烯；所述磁颗粒与所述氧化石墨烯结合；所述第一特异性探针分子与所述氧化石墨烯结合；所述检测元件包括第二特异性探针分子和悬臂梁；所述悬臂梁的部分梁修饰有所述第二特异性探针分子；所述第一特异性探针分子和所述第二特异性探针分子可以相同，也可以不同。2.如权利要求1所述的生物免疫传感器，其特征在于，所述修饰包括：(I)、所述悬臂梁的第2n
‑
1号梁修饰有所述第二特异性探针分子；所述悬臂梁的第2n号梁不修饰所述第二特异性探针分子；或(II)、所述悬臂梁的第2n号梁修饰有所述第二特异性探针分子；所述悬臂梁的第2n
‑
1号梁不修饰所述第二特异性探针分子；所述n为自然整数。3.如权利要求1或2所述的生物免疫传感器，其特征在于，所述修饰包括：(I)、所述悬臂梁长度的三分之二修饰有所述第二特异性探针分子；或(II)、所述悬臂梁长度的三分之一修饰有所述第二特异性探针分子。4.如权利要求1至3任一项所述生物免疫传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、取所述磁颗粒、所述第一特异性探针分子和所述氧化石墨烯偶联，获得所述富集浓缩元件；步骤2、取所述悬臂梁经所述第二特异性探针分子修饰，获得所述检测元件；所述第一特异性探针分子和所述第二特异性探针分子可以相同，也可以不同。5.如下任意项在制备检测装置中的应用：(I)、如权利要求1至3任一项所述的生物免疫传感器；和/或(II)、如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青川，梅开男，吴尚犬，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：