一种检测细菌的纸质芯片及其加工工艺制造技术

本发明专利技术涉及细菌检测领域，具体为一种检测细菌的纸质芯片及其加工工艺。本发明专利技术提供了一种纸质芯片的制作工艺，可以通过电化学感应大肠杆菌O157

【技术实现步骤摘要】
一种检测细菌的纸质芯片及其加工工艺


[0001]本专利技术涉及细菌检测领域，具体为一种检测细菌的纸质芯片及其加工工艺。

技术介绍

[0002]细菌无处不在，与人类的生产生活紧密相关，在生态循环中具有至关重要的作用。细菌体型微小，通常只有微米尺寸，肉眼不可见，细菌污染存在着安全隐患，危害着人类健康，甚至会导致人类死亡。随着科学技术发展，人们对健康问题越来越重视，细菌污染日益受到重视，早期的预防检测至关重要。在环境水质监测和食品安全检测中，大肠杆菌是非常重要的指示细菌。一旦水体中出现大肠杆菌，就被视为粪便性污染。在特定情况下，大肠杆菌会转化成致病菌，从而引发血性腹泻、出血性肠炎、肾衰竭、脑膜炎等。
[0003]用于检测大肠杆菌的生物传感器芯片的开发已经取得了显著的技术进步。目前已经报道了几种不同的用于测定大肠杆菌的综合技术，如石英晶体微量天平法(QCM)，比色法，聚合酶链反应法(PCR)，荧光、电源化学发光法(ECL)和电源化学阻抗谱法(EIS)等。但是，这些技术一方面高度依赖训练有素的用户，不仅使用场景受到限制，结果处理过程也非常繁琐，依赖特殊琼脂培养基才能使用；另一方面单个传感器芯片存在诸如未能达到检测极限、响应时间长(通常需要数天才能得到可靠的结果)、再现性低等短板，难以满足对细菌检测高灵敏度、高效率的需要。而微流控纸质芯片通常由滤纸作为原材料，价格低廉，具有对样品分析量小、响应快速、有效选择分离、便携、小巧、携带方便、操作简单等诸多优势，在满足细菌检测要求的同时，还能减少样品与试剂消耗，实现高通量分析。因此，专利技术一种纸质芯片在细菌检测领域有着巨大的应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种检测细菌的纸质芯片及其加工工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种检测细菌的纸质芯片及其加工工艺，包括以下步骤：
[0006]步骤1：
[0007]S1：将单体N
‑
异丙基丙烯酰胺、N
‑
羟甲基丙烯酰胺加入容器中，抽真空后通入氮气，随后加入去离子水，搅拌均匀15～30min，得到混合溶液A；
[0008]S2：将引发剂过硫酸铵溶于去离子水中，得到过硫酸铵溶液，用注射器将过硫酸铵溶液注射加入至混合溶液A中，搅拌均匀后，加入催化剂N,N,N',N'
‑
四甲基乙二胺，氮气气氛、0℃条件下反应4h，随后在20～30℃条件下反应20～30h；
[0009]S3：在20～30℃下将反应液加入透析袋中透析，每10～12h换一次水，共换5～6次，除去未反应单体，将剩余物冷冻干燥，得到共聚物；
[0010]步骤2：将N,N
‑
二甲基甲酰胺与四氢呋喃混合得到混合溶液B，加入步骤1中的共聚物得到共聚物溶液，采用静电纺丝工艺加工并在高温下进行热交联反应，得到共聚物纳米
纤维；
[0011]步骤3：将共聚物纳米纤维和石墨烯纳米片分散在无水乙醇中，超声处理得到复合材料；过滤、洗涤、干燥后，将复合材料分散到去离子水中，采用旋涂技术将复合材料涂覆在滤纸上，无菌条件下使用氮气干燥并采用电子束蒸发技术将在复合材料表面进行纳米金沉积，得到叉指电极；
[0012]步骤4：将11
‑
巯基十一烷酸溶液喷涂在叉指电极表面，使用EDC/NHS体系修饰后将大肠杆菌O157
‑
H7抗体滴加到叉指电极上，得到纸质芯片。
[0013]进一步的，S1中，所述混合溶液A中各组分含量，按重量计，2～2.2份N
‑
异丙基丙烯酰胺、0.15～0.45份N
‑
羟甲基丙烯酰胺、100份去离子水。
[0014]进一步的，S2中，各组分用量按重量计，1～1.5份过硫酸铵溶液、1～1.5份混合溶液A、0.1～0.15份N,N,N',N'
‑
四甲基乙二胺。
[0015]进一步的，S2中，所述过硫酸铵溶液质量浓度为0.4～0.6g/mL。
[0016]进一步的，步骤2中，所述共聚物溶液中，按重量计，5～10％共聚物、90～95％N，N
‑
二甲基甲酰胺
‑
四氢呋喃混合溶液。
[0017]进一步的，步骤2中，N,N
‑
二甲基甲酰胺
‑
四氢呋喃混合溶液中，N,N
‑
二甲基甲酰胺与四氢呋喃的质量比为1：4。
[0018]进一步的，步骤2中，静电纺丝电压为5～10kV，接收距离固定为20cm，接收滚筒转速固定为140r/min；热交联反应温度为100～130℃，时间为6～8h。
[0019]进一步的，步骤3中，共聚物纳米纤维和石墨烯纳米片的重量比为1:8～10。
[0020]进一步的，步骤3中，叉指电极厚度为30nm、传感覆盖区域为1.2
×
1.2mm2。
[0021]进一步的，步骤4中，所述11
‑
巯基十一烷酸溶液的喷涂速度为4μL/cm。
[0022]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是本专利技术可以通过电化学感应大肠杆菌O157
‑
H7。先用单体N
‑
异丙基丙烯酰胺、N
‑
羟甲基丙烯酰胺制备共聚物，利用N
‑
羟甲基丙烯酰胺高温自交联的特性制备对温度敏感的共聚物纳米纤维；将共聚物纳米纤维与导电石墨烯混合涂覆在滤纸上制备叉指电极，并用纳米金
‑
大肠杆菌O157
‑
H7抗体进行修饰，制备了具有特异性检测大肠O157
‑
H7的纸质芯片。聚N
‑
异丙基丙烯酰胺低于LCST温度时易溶于水，而本专利技术制备的纸质芯片能够在低温下抑制纤维态的聚N
‑
异丙基丙烯酰胺溶解，稳定性更高，检测结果更准备且可以确保长时间低温储存。
具体实施方式
[0023]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]以下实施例中主要材料及其来源如下：N
‑
异丙基丙烯酰胺(CAS号：2210
‑
25
‑
2)；N
‑
羟甲基丙烯酰胺(CAS号：924
‑
42
‑
5)、过硫酸铵(CAS号：7727
‑
54
‑
0)、N,N,N',N'
‑
四甲基乙二胺(CAS号：110
‑
18
‑
9)、四氢呋喃(CAS号：109
‑
99
‑
9)、无水乙醇(CAS号：64<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测细菌的纸质芯片加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：S1：将单体N
‑
异丙基丙烯酰胺、N
‑
羟甲基丙烯酰胺混合，抽真空后通入氮气；加入去离子水，搅拌均匀得到混合溶液A；S2：将引发剂过硫酸铵溶于去离子水中，得到过硫酸铵溶液，将过硫酸铵溶液注射加入至混合溶液A中，搅拌均匀后加入催化剂N,N,N',N'
‑
四甲基乙二胺；氮气气氛、0℃下反应4h，随后在20～30℃下反应20～30h；S3：透析除去未反应的单体，将剩余物冷冻干燥得到共聚物；步骤2：将N,N
‑
二甲基甲酰胺与四氢呋喃混合得到混合溶液B，加入步骤1中的共聚物得到共聚物溶液，采用静电纺丝工艺加工并在高温下进行热交联反应，得到共聚物纳米纤维；步骤3：将共聚物纳米纤维和石墨烯纳米片分散在无水乙醇中，超声处理得到复合材料；过滤、洗涤、干燥后，将复合材料分散到去离子水中，采用旋涂技术将复合材料涂覆在滤纸上，无菌条件下使用氮气干燥并采用电子束蒸发技术将在复合材料表面进行纳米金沉积，得到叉指电极；步骤4：将11
‑
巯基十一烷酸溶液喷涂在叉指电极表面，使用EDC/NHS体系修饰后将大肠杆菌O157
‑
H7抗体滴加到叉指电极上，得到纸质芯片。2.根据权利要求1所述的一种检测细菌的纸质芯片加工工艺，其特征在于：S1中，所述混合溶液A中各组分含量，按重量计，2～2.2份N
‑
异...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：无锡启烨生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：