一种过渡金属氧化物的应用制造技术

技术编号:7224444 阅读:197 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及生物化学物质的检测和分析,具体的说是一种过渡金属氧化物的应用。过渡金属氧化物用作信号标记用于检测特异性识别生物分子的含量大小。本发明专利技术利用过渡态金属氧化物作为信号标记来快速检测和分子生物分子,比如蛋白因子、核酸、微生物、病毒等,其是结合微生物与抗体的特异性识别和过渡态金属氧化物纳米材料具有的类催化酶的特性,用其检测检测控制微生物种群的变化,能够快速检测对人体和环境有害的微生物。相对于传统的可见光光密度的测量,利用过渡态金属氧化物这种特性对所检测的微生物具有显著的特异性,同时准确性高。利用过渡态金属氧化物纳米材料标记的免疫反应,具有稳定性好,不容易失活,价格便宜等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物化学物质的检测和分析,具体的说是一种过渡金属氧化物的应用
技术介绍
目前,许多方法已经被用于生物化学物质的检测和分析。传统的方法用最大可能数法来控制微生物种群的变化,这种方法需要长时间的预富集,然后再通过相关的生化测试,这一系列复杂的过程需要大概15天的时间。另外,酶联免疫反应、荧光免疫杂交技术以及改进的最大可能数法也被用于SRB的检测。尽管这些技术具有很好的应用的前景,当应用与原位在线的检测的时候也会存在一些问题。比如,因为长时间的增长期,SRB需要几天的时间得到足够的代谢产物,从而使得改进的MPN法需要相当长的时间;另外,对于酶链免疫反应来说,尽管一些封闭试剂阻碍非特异性吸附,但是这并不是非常有效。分子生物技术尽管准确度高,但是其操作技术复杂,成本高。最近,利用酶联免疫反应方法来检测微生物也得到了研究。这种方法主要基于在通过的抗体来识别微生物,然后通过再通过酶的显色反应来检测微生物。对于硫酸盐还原菌来说,目前,最常用的是1958年英国的Rizk在 Nature 上发表改进的 MPN 培养法,利用梯度稀释培养来检测和控制硫酸盐还原菌种群的数量,但是这种方法需要相当长的时间(20 天)。后来采用直接检测硫酸盐还原菌的特征化合物的方法,比如基于硫酸盐还原菌特有的腺苷-5-磷酸硫酸酐还原酶的检测方法,这种方法能够快速的检测硫酸盐还原菌的是否存在,但是检测的灵敏度不高,而且需要破坏微生物细胞。近来,美国、德国以及日本等国开始利用核酸分子技术比如采用聚合酶链反应、荧光原位杂交技术和限制性片断多态长度基于该微生物特有的 16S rRNA来检测硫酸盐还原菌。这种方法不能够得到普及应用的主要原因在于检测的成本高,而且需要专业的技术人员。因此,研究一种有效的快速的检测硫酸盐还原菌的方法具有很重要的应用价值。相对于传统的方法来说,近二十年来蓬勃发展的纳米生物传感器的方法具有高的灵敏度、低的检测限和实时在线检测的能力,这使得这种方法成为了近十年来微生物快速检测研究领域的热点原因之一。随着研究方法的进步,研究的内容和结果也更加的深入。根据从kiFinder Scholar上的检索结果,早在1992年英国官方分析化学师协会采用了 Gibson 等研究的基于电导的电化学方法来检测鸡蛋、鱼以及牛奶等食物中的沙门杆菌。1996 年美国的 Brewster 等通过生物化学中的酶链免疫反应建立了基于方波伏安法的生物传感器来检测沙门杆菌。2001年力口拿大的 Mikkelsen 等利用凝集素特异性的识别微生物, 通过计时电量法来区分和检测蜡样杆菌、金黄色酿胧葡萄球、普通变形杆菌、大肠杆菌、产气肠杆菌以及酿酒酵母等六种微生物。2002年Rimn等发表了使用电化学交流阻抗技术来检测大肠杆菌。近年来,电位型以及阳极溶出伏安型生物传感器也在微生物的检测中得到应用。 随着生物化学以及材料科学的发展,研究内容也从不同生物传感器在微生物检测的应用扩展到基于不同材料的免疫反应在微生物检测中的应用中来。特别纳米材料科学和技术的发展,常见的纳米颗粒被广泛应用到微生物的检测。 Bunz 等 通过在纳米金颗粒的覆盖一层荧光聚合物,然后在其表面加一层荧光淬灭剂。微生物与纳米颗粒结合后,就会使荧光淬灭剂释放出来,体系的荧光强度就会得到增加来检测微生物。Xu 等报道在磁性纳米颗粒表面覆盖一层特异性抗体识别微生物,最后通过磁分离来检测凝固酶阴性葡萄球菌、金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌。Maroto等提出用单壁纳米炭管作为导电通道,同时在纳米炭管表面修饰一层特异性的抗体,通过场效应晶体管来检测沙门杆菌的芽孢。但是对于纳米颗粒应用到电化学生物传感器的微生物检测中的研究才刚刚起步。最近以来只有少量的文献报道,Lin 等利用基于纳米金标记酶技术催化过氧化氢的电化学生物传感器的方法检测大肠杆菌。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种过渡金属氧化物的应用。为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案为一种过渡金属氧化物的应用过渡金属氧化物用作信号标记用于检测特异性识别生物分子的含量大小。所述过渡金属氧化物微纳米级,大小为Ι-lOOOnm。所述过渡金属氧化物为氧化锰、 氧化钴、氧化镍、氧化钒或氧化钒。所述过渡金属氧化物催化的底物为多巴胺,邻苯二胺、2, 2’-吖嗪-(3-乙酰苯基噻唑磺酸-6)、四甲基联苯胺、4-氨基安替比林或苯酚耦联底物对。本专利技术所具有的优点本专利技术利用过渡态金属氧化物(氧化锰、氧化钴、氧化镍、 氧化钒和氧化钒)作为信号标记来快速检测和分子生物分子,比如蛋白因子、核酸、微生物、病毒等,其是结合微生物与抗体的特异性识别和过渡态金属氧化物纳米材料具有的类催化酶的特性,用其检测检测控制微生物种群的变化,能够快速检测对人体和环境有害的微生物。相对于传统的可见光光密度的测量,利用过渡态金属氧化物这种特性对所检测的微生物具有显著的特异性,同时准确性高。利用过渡态金属氧化物纳米材料标记的免疫反应,具有稳定性好,不容易失活,价格便宜等优势。附图说明图1为本专利技术实施例提供的基于过氧化物酶酶联免疫反应实验流程图和基于过渡态金属氧化物(以氧化锰纳米材料为例)标记的免疫反应实验流程图。图2为本专利技术实施例提供的氧化锰纳米片(a)、氧化锰纳米球(b)、氧化锰纳米线 (C)、氧化锰纳米复合物(d)、氧化锰纳米帮(e)的扫描电子显微镜照片和在没有过氧化物体系中氧化锰纳米线催化底物显色的变化图。图3为本专利技术实施例提供的氧化锰纳米片(a)、氧化锰纳米球(b)、氧化锰纳米线 (C)、氧化锰纳米复合物(d)和氧化锰纳米帮(e)的催化动力学实验图(图A)和双倒数图 (图 B)。图4为本专利技术实施例提供的氧化锰纳米线(a)和HRP酶(b)的催化活性随着PH(图A)、温度(图B)和过氧化氢浓度(图C)的变化对于氧化锰的效应图(其中,PH为 5.1、温度为50°C,在没有过氧化氢条件下的催化活性最大。对于HRP酶来说ρ H为3、温度为40°C,过氧化氢条件浓度为IOmM的催化活性最大。)。图5为本专利技术实施例提供的不同pH对于氧化锰纳米线材(a)料和过氧化物酶(b) 稳定性的影响图(图A);不同温度对于材料和酶稳定性的影响图(图B)(其中氧化锰纳米线最适应的存放PH为pH5. 0,而温度的存放对其活性影响不大。HRP酶最是存放温度低于 40°C,最适 pH 为 5-7。)。图6为本专利技术实施例提供的基于氧化锰(a)、右旋糖甘修饰的氧化锰(b)、海藻酸修饰的氧化锰(c)和壳聚糖修饰的氧化锰材料(d)的四种抗体修饰后的纳米材料活性分析图(图A);基于氧化锰(a)、右旋糖甘修饰的氧化锰(b)、海藻酸修饰的氧化锰(c)和壳聚糖修饰的氧化锰材料(d)的四种抗体修饰后的定性分析抗体修饰的量分析图(图B)。图7为本专利技术实施例提供的采用HRP标记技术来检测微生物的效果图(图A);采用氧化锰纳米线标记技术来检测微生物的效果图(图B)。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术做进一步说明。同时本专利技术实施例中提供的二氧化锰纳米线10 μ g mr1或;3ng mL—1辣根过氧化物酶(HRP)在0. 2M醋酸钠缓冲液实施例1 二氧化锰纳米片的制备,参见J. Am. Chem. Soc. 2008,130,15938-15943相本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:万逸张盾
申请(专利权)人:中国科学院海洋研究所
类型:发明
国别省市:

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