微生物检测用传感器、其制造方法以及聚合物层技术

本发明专利技术提供检测微生物的传感器，所述传感器具备检测部(17)，所述检测部(17)包括检测用电极(11)和设置在所述检测用电极上的聚合物层(14)，所述聚合物层(14)具有与检测对象的微生物(13)的立体结构互补的三维结构的模板(15)；所述传感器基于微生物被捕捉至所述模板(15)的捕捉状态来检测微生物。所述聚合物层(14)是通过包括下述工序的制造方法形成的：聚合工序(St1)，在作为检测对象的微生物(13)的存在下，将单体聚合，在检测用电极上形成捕获有微生物(13)的状态的聚合物层(14)；以及破坏工序(St2)，使捕获至聚合物层(14)的微生物(13)的至少一部分接触含有溶菌的酶的溶液进行破坏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及微生物检测用传感器、其制造方法以及聚合物层。
技术介绍
近年，在医疗业、食品业、农业、畜产、养殖、水处理设施等方面，都高度关注微生物检测。在食品、医药品、农药等中存在的污染微生物，即使以微量存在，对人的健康也会造成很大影响。另外，在医院、老年护理设施中的微生物污染成为社会问题。进一步地，从多种抗菌商品的流通、需求的高涨可以看出，在一般家庭中也高度关注卫生管理。例如，在食品加工厂的场合，对出厂的食品实施抽样细菌检查、对工厂内的环境实施细菌检查等，但是在通过培养法测定的情况下，需要花费24-48小时左右才能得到结果，成为到出厂前为止的保管成本变高的重要原因，所以需要迅速的检测方法。并且，在农业领域也是如此，例如，如果水培的培养液中的细菌数增加，发病的风险提高。通过快速掌握细菌数能够采取迅速杀菌等措施，所以迅速的检测方法是有效的。由于这样的状况，近年，可以简单地检测微生物污染的技术的必要性急速高涨。此外，在医疗现场，必须迅速鉴定传染病的致病病原菌，因此需要可迅速且高灵敏度地检测病原菌的技术。作为微生物的检测和鉴定的方法，例如有ELISA法、Western印迹法等方法。这些方法例如有：将抗体(一级抗体)与微生物固有的蛋白质进行抗原-抗体反应后，进一步将标记的二级抗体与抗体(一级抗体)反应，通过监测二级抗体的化学发光或ATP的水解反应来进行检测的方法。另外，日本专利公开公报特开2009-58232号(专利文献1)中记载有关利用具有分子模板的聚合物的电化学性质，检测来自于微生物的阴离子型分子(ATP、氨基酸等)的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利公开公报特开2009-58232号
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题然而，上述方法都不是检测微生物本身的方法。另外，ELISA法等需要针对微生物固有的蛋白质等制作抗体，因而是不容易的。本专利技术的目的在于提供可以迅速简便、高灵敏度地检测微生物的新型微生物检测用传感器、其制造方法以及聚合物层。解决技术问题的手段本专利技术提供检测微生物的传感器，所述传感器具备检测部，所述检测部包括检测用电极和设置在检测用电极上的聚合物层，所述聚合物层具有与检测对象的微生物的立体结构互补的三维结构的模板；基于微生物被捕捉至该模板的捕捉状态来检测微生物。上述聚合物层通过以下制造方法形成：聚合工序，在作为检测对象的微生物的存在下，将单体聚合，在检测用电极上形成捕获有微生物的状态的聚合物层；以及，破坏工序，使捕获至聚合物层的微生物的至少一部分接触含有溶菌的酶的溶液进行破坏。上述传感器的优选实施方式为：破坏工序中使用的溶液进一步含有螯合剂。上述传感器的优选实施方式为：所述传感器还包括石英晶体谐振器(水晶振動子)，所述石英晶体谐振器将检测部的检测用电极作为电极中的一个，由石英晶体谐振器的共振频率的变化，测定聚合物层的质量变化来检测微生物的捕捉状态。上述传感器中，上述单体优选选自于由吡咯、苯胺、噻吩和它们的衍生物组成的组，进一步优选由吡咯或其衍生物组成。在上述传感器中，上述检测用电极的上述聚合物层的形成面优选为粗面。在上述传感器中，作为上述微生物，优选整体或表面的电荷为负电荷过剩状态的微生物。另外，本专利技术提供检测微生物的传感器的制造方法，所述传感器具备检测部，所述检测部包括检测用电极和设置在检测用电极上的聚合物层，所述聚合物层具有与微生物的立体结构互补的三维结构的模板，所述制造方法包括以下工序：聚合工序，在作为检测对象的微生物的存在下，将单体聚合，在检测用电极上形成捕获有微生物的状态的聚合物层；以及破坏工序，使捕获至聚合物层的微生物的至少一部分接触含有溶菌的酶的溶液进行破坏。另外，本专利技术提供具有与微生物的立体结构互补的三维结构的模板的聚合物层，所述聚合物层通过包括以下工序的制造方法制造：聚合工序，在微生物的存在下，将单体聚合，形成聚合物层；以及破坏工序，使捕获至聚合物层的微生物接触含有溶菌的酶的溶液进行破坏。专利技术效果本专利技术的传感器能够迅速简便、高灵敏度地检测微生物。另外，本专利技术的传感器的制造方法提供可以迅速简便、高灵敏度地检测微生物的传感器。附图说明图1示意性地表示本专利技术的传感器的聚合物层的优选制作工序的图，图1(a)为聚合工序前的剖视图，图1(b)为聚合工序后的剖视图，图1(c)为破坏工序后的剖视图。图2简要表示在本专利技术的传感器中，目标微生物被捕捉到模板的样子的示意图，图2(a)为表示有目标微生物的情况下的图，图2(b)为表示没有目标微生物的情况下的图。图3表示本专利技术的QCM传感器的简要结构的示意图。图4是绿脓杆菌的电子显微镜照片。图5是实施例1中聚合工序后的聚吡咯层表面的电子显微镜照片。图6是在实施例1的破坏工序后，用无菌水清洗后的聚吡咯层表面的电子显微镜照片。图7是在实施例2的破坏工序后，用无菌水清洗后的聚吡咯层表面的电子显微镜照片。图8表示在使用实施例1的传感器检测微生物时，石英晶体谐振器的共振频率变化的图。图9表示在使用实施例2的传感器检测微生物时，石英晶体谐振器的共振频率变化的图。具体实施方式本专利技术的传感器为检测微生物的传感器，所述传感器具备检测部，所述检测部包括检测用电极和设置在检测用电极上的聚合物层，所述聚合物层具有与微生物的立体结构互补的三维结构的模板；基于微生物被捕捉至该模板的捕捉状态来检测微生物。通过包括以下工序的制造方法形成本专利技术的传感器的聚合物层：聚合工序，在作为检测对象的微生物(以下简称“目标微生物”)的存在下，将单体聚合，在检测用电极上形成捕获微生物的状态的聚合物层；以及破坏工序，使捕获至聚合物层的微生物的至少一部分接触含有溶菌的酶的溶液进行破坏。以下参照附图，对本专利技术的优选实施方式进行说明。[传感器中聚合物层的制作]图1示意性地表示本专利技术的传感器的聚合物层优选制作工序的剖视图。图1表示使用吡咯作为单体时的实施方式。首先，如图1(a)所示，在接触检测用电极11的环境下，准备含有微生物13和吡咯的溶液12。溶液12中含有的构成聚合物层的单体的浓度可以是1mM-100M，微生物13的浓度可以是1-1×1010cfu/ml。在聚合工序(St1)中，将检测用电极11作为阳极，对电极(未图示)作为阴极进行电解，通过进行吡咯的本文档来自技高网...

【技术保护点】
检测微生物的传感器，所述传感器具备检测部，所述检测部包括检测用电极和设置在所述检测用电极上的聚合物层，所述聚合物层具有与检测对象的微生物的立体结构互补的三维结构的模板，所述传感器基于所述微生物被捕捉至所述模板的捕捉状态来检测所述微生物，所述聚合物层是通过包括下述工序的制造方法形成的：聚合工序，在作为检测对象的微生物的存在下，将单体聚合，在所述检测用电极上形成捕获有所述微生物的状态的所述聚合物层；以及破坏工序，使捕获至所述聚合物层的微生物的至少一部分接触含有溶菌的酶的溶液进行破坏。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.28 JP 2013-0697391.检测微生物的传感器，所述传感器具备检测部，所述检测部包括
检测用电极和设置在所述检测用电极上的聚合物层，所述聚合物层具有
与检测对象的微生物的立体结构互补的三维结构的模板，
所述传感器基于所述微生物被捕捉至所述模板的捕捉状态来检测所
述微生物，
所述聚合物层是通过包括下述工序的制造方法形成的：
聚合工序，在作为检测对象的微生物的存在下，将单体聚合，在所
述检测用电极上形成捕获有所述微生物的状态的所述聚合物层；以及
破坏工序，使捕获至所述聚合物层的微生物的至少一部分接触含有
溶菌的酶的溶液进行破坏。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述破坏工序中使用的溶
液进一步含有螯合剂。
3.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，
所述传感器还包括石英晶体谐振器，所述石英晶体谐振器将所述检
测部的所述检测用电极作为电极中的一个，
由所述石英晶体谐振器的共振频率的变化，测定所述聚合物层的质
量变化来检测所述微生物的捕捉状态。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的传感器，其中，所述单体选
自于由吡咯、苯胺、噻吩和它们...

【专利技术属性】
技术研发人员：池水麦平，床波志保，椎木弘，长冈勉，
申请(专利权)人：夏普株式会社，公立大学法人大阪府立大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP