一种用于细菌一体化分离与多靶标检测的装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于细菌一体化分离和多靶标检测的装置及检测方法。所述装置可经化学气相沉积(CVD)在多层环形平台上制备垂直排列的碳纳米管(VACNT)，并通过层层自组装(layer by layer,lbl)等方法进行修饰，使其表面结合上特异性的适配体。在器件顶部注射液样后，第一层环形VACNT能够分离细菌，其他层VACNT可以特异性捕获细菌分泌物，并通过拉曼增强标签法实现对细菌的特异性检测。本发明专利技术设计的多级环形碳纳米管阵列器件充分利用了VACNT的形貌优势，能够集细菌的分离与检测于一体，并首次提出VACNT的拉曼增强标签

【技术实现步骤摘要】
一种用于细菌一体化分离与多靶标检测的装置及检测方法


[0001]本专利技术涉及使用一种多级环形碳纳米管阵列器件对细菌进行一体化分离与多靶标检测的技术。

技术介绍

[0002]有些细菌的存在会导致人类感染一些非常严重的疾病，给人类造成巨大的危害。虽然抗生素的诞生一度抑制了细菌对人类的危害，但各种具有耐药性的“超级细菌”同样以更具威胁性的姿态向人类提出严峻的挑战。对于细菌感染的病人来说，细菌种类的快速鉴定非常重要。由于传统的培养法耗时过长，目前已经发展了多种新方法用来检测细菌，例如聚合酶链反应、酶联免疫吸附等，但是这些技术尚未完全成熟，需要复杂的操作、高昂的仪器设备价格和高水平的操作人员。这些问题的存在阻碍了这些技术的快速推广。因此，具有小型化、响应时间短、操作简单、高灵敏度和选择性等特点的新一代细菌检测生物传感器，成为了研究热点。
[0003]例如，CN202211038789.0公开了一种单粒子点击化学传感器用于体液中细菌的快速检测；CN202111308202.9公开了一种革兰氏阴性细菌的电化学检测方法、传感器及其制备方法；CN202210212890.7公开了一种肉类细菌检测传感器及其机构。但以上传感器功能较为单一。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的旨在提供一个用于细菌一体化分离与检测的装置，改良细菌检测常规过程中耗时久、浓度低、灵敏度与特异性较差等问题。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种用于细菌一体化分离的装置，包括一基底，所述的基底由中心向外交替设置的多个平台和多道凹槽；且所述的多个平台的高度由中心向外逐渐降低；所述的多道凹槽的高度由中心向外逐渐降低；
[0007]在每个所述的平台上设有碳纳米管阵列，除了顶部平台之外的其余平台上的碳纳米管阵列上经过修饰，能够和细菌适配体结合。优选地，可采用化学气相沉积(CVD)在平台上制备垂直排列的碳纳米管(VACNT)，并通过层层自组装(layer by layer,lbl)等方法进行修饰，使其表面结合上特异性的适配体。
[0008]在本专利技术的较佳实施例中，所述的平台和凹槽分别为圆形。
[0009]在本专利技术的较佳实施例中，所述装置高度范围5
‑
30mm，底部直径范围30
‑
150mm，顶部平台直径范围5
‑
30mm；每道平台宽度为1
‑
8mm，每道凹槽内壁半径1
‑
5mm；凹槽与平台自上而下分别梯度排列，高度落差为1
‑
8mm。
[0010]在本专利技术的较佳实施例中，还包括能够特异性捕获生物靶标的拉曼增强标签，所述的拉曼增强标签包括拉曼增强基底和拉曼信号标签。
[0011]在本专利技术的较佳实施例中，所述拉曼增强基底包括金纳米颗粒、金纳米棒
(AuNRs)、金纳米花、银纳米颗粒、金纳米颗粒
‑
二氧化硅核壳结构中的至少一种；所述拉曼信号标签包括巯基苯甲酸，5,5'
‑
二硫代双(2
‑
硝基苯甲酸)(DTNB)，罗丹明，结晶紫中的至少一种。
[0012]本专利技术的又一技术方案为：
[0013]细菌一体化分离与多靶标检测的方法，包括如下步骤：
[0014]步骤一：制备用于细菌一体化分离的装置，所述的装置包括一基底，所述的基底由中心向外交替设置多个平台和多道凹槽；且所述的多个平台的高度由中心向外逐渐降低；所述的多道凹槽的高度由中心向外逐渐降低；每个所述的平台上设有碳纳米管阵列，除了顶部平台，其余平台上的碳纳米管阵列上经过修饰，以能够和细菌适配体结合；
[0015]步骤二：配置能够特异性捕获生物靶标的拉曼增强标签；所述的拉曼增强标签包括拉曼增强基底和拉曼信号标签；将拉曼增强标签和适配体结合制成拉曼增强标签
‑
适配体溶液；
[0016]步骤三：使用浊度仪将培养到108CFU mL
‑1以上浓度(例如108CFU mL
‑1ꢀ‑
10
10
CFU mL
‑1)的细菌进行稀释，稀释液作为待测菌液使用；并配置不包含目标细菌的混合菌作为对照；以上各组取相同体积，通过注射泵匀速滴加到步骤一的装置上的中央处；注射完毕后吸取去除沟槽内所有菌液，分别取对应于不同细菌靶标的拉曼增强标签
‑
适配体溶液，滴加在装置上第二层及之后的平台上，静置；
[0017]步骤四：装置在旋转条件下，注入PBS缓冲液去除碳纳米管阵列多余的拉曼增强标签
‑
适配体；分别截取第二层及之后的碳纳米管阵列样本，在拉曼检测仪下检测拉曼信号，确定细菌或靶标。
[0018]在本专利技术的较佳实施例中，步骤二中，取拉曼基底悬浮液，加入拉曼信号标签溶液，混合反应之后，5000
‑
20000rpm下离心5
‑
30min，弃上清液，加入同体积去离子水，重复两次，制成拉曼增强标签溶液。
[0019]在本专利技术的较佳实施例中，还包括加入包括5
’
或3
’
端修饰巯基、二硫键在内的可以与拉曼增强标签结合的适配体水溶液，反应后，5000
‑
20000rpm下离心5
‑
30min，弃上清液，加入同体积去离子水，重复两次，制成拉曼增强标签
‑
适配体溶液。
[0020]在本专利技术的较佳实施例中，步骤四中，旋转的转速为10
‑
400r/min。
[0021]在本专利技术的较佳实施例中，步骤三中，用注射泵从器件顶部注射待测菌液；流速控制在0.1
‑
1mL/min。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]1、本专利技术的装置在顶部注射液样后，第一层碳纳米管阵列能够分离细菌，其他层碳纳米管阵列可以特异性捕获细菌分泌物，并通过拉曼增强标签法实现对细菌的特异性检测。本专利技术设计的装置充分利用了碳纳米管阵列的形貌优势，能够集细菌的分离与检测于一体。本专利技术设计的用于细菌一体化分离的装置，完成修饰后易于保存，只需冷藏于PBS缓冲液中即可。
[0024]2、本专利技术所述的分离与检测方法耗时短，可在30min内完成。
[0025]3、本专利技术首次提出VACNT的拉曼增强标签
‑
适配体检测方法，能够提高检测特定细菌时的特异性和灵敏度。本专利技术所述的内容验证了在碳纳米管阵列中通过拉曼标签法二次捕获生物分子的信号具有较高的强度。
[0026]4、本专利技术在基底中采用碳纳米管阵列。碳纳米管在生物传感器领域有三大优势：可设计的形貌、多种可选的激发信号和多样化的修饰方法。可设计的形貌体现在碳纳米管阵列的图案化生长和可调节的碳纳米管管径、长度以及密度；多种可选的激发信号具体体现在碳纳米管优秀的导电性能、近红外荧光激发、荧光共振能量转移以及可以作为拉曼增强基底激发拉曼信号；多样化的修饰方法体现在对碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于细菌一体化分离和多靶标检测的装置，其特征在于：包括一基底，所述的基底由中心向外交替设置的多个平台和多道凹槽；且所述的多个平台的高度由中心向外逐渐降低；所述的多道凹槽的高度由中心向外逐渐降低；在每个所述的平台上设有碳纳米管阵列，除了顶部平台之外的其余平台上的碳纳米管阵列上经过修饰，能够和细菌适配体结合。2.如权利要求1所述的一种用于细菌一体化分离和多靶标检测的装置，其特征在于：所述的平台和凹槽分别为圆形。3.如权利要求1所述的一种用于细菌一体化分离和多靶标检测的装置，其特征在于：所述装置高度范围5
‑
30mm，底部直径范围30
‑
150mm，顶部平台直径范围5
‑
30mm；每道平台宽度为1
‑
8mm，每道凹槽内壁半径1
‑
5mm；凹槽与平台自上而下分别梯度排列，高度落差为1
‑
8mm。4.如权利要求1所述的一种用于细菌一体化分离和多靶标检测的装置，其特征在于：还包括能够特异性捕获生物靶标的拉曼增强标签，所述的拉曼增强标签包括拉曼增强基底和拉曼信号标签。5.如权利要求4所述的一种用于细菌一体化分离和多靶标检测的装置，其特征在于：所述拉曼增强基底包括金纳米颗粒、金纳米棒(AuNRs)、金纳米花、银纳米颗粒、金纳米颗粒
‑
二氧化硅核壳结构中的至少一种；所述拉曼信号标签包括巯基苯甲酸，5,5'
‑
二硫代双(2
‑
硝基苯甲酸)(DTNB)，罗丹明，结晶紫中的至少一种。6.细菌一体化分离与多靶标检测的方法，包括如下步骤：步骤一：制备用于细菌一体化分离的装置，所述的装置包括一基底，所述的基底由中心向外交替设置多个平台和多道凹槽；且所述的多个平台的高度由中心向外逐渐降低；所述的多道凹槽的高度由中心向外逐渐降低；每个所述的平台上设有碳纳米管阵列，除了顶部平台，其余平台上的碳纳米管阵列上经过修饰，以能够和细菌适配体结合；步骤二：配置能够特异...

【专利技术属性】
技术研发人员：任磊，王苗，焦正琦，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：