一种检测致病菌的纳米生物探针及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种检测致病菌的纳米生物探针及其制备方法，所述纳米生物探针由磁性核壳纳米结构和针对致病菌的特异性识别分子偶联组成，所述磁性核壳纳米结构以四氧化三铁颗粒为核心、嵌有铂纳米颗粒的二氧化硅层为壳层，整体带负电，具有模拟过氧化物酶活性。本发明专利技术提供的纳米生物探针具有模拟过氧化物酶活性，可以利用色度法进行快速检测致病菌是否存在。本发明专利技术提供的制备方法工艺简单、可操作性强且环境友好，制得的纳米生物探针能够达到快速检测致病菌的目的和效果，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种检测致病菌的纳米生物探针及其制备方法
本专利技术涉及新型纳米材料制备领域，尤其涉及一种检测致病菌的纳米生物探针及其制备方法。
技术介绍
致病菌是能引起疾病的微生物，也被称为病原微生物，其包括细菌、病毒、螺旋体、立克次氏体、衣原体、支原体、真菌及放线菌等。致病性细菌不仅严重地损害人类的健康，也给经济造成重大影响，已成为国际上最突出的公共卫生问题之一。传统方法检测致病菌(如大肠杆菌，金黄色葡萄球菌等)首先要采集样品进行富集培养,使被检测菌的数量在样品中达到可检测的水平，然后才能根据形态特征观察及一系列生理生化特性鉴定，该过程耗时较长，一般需要3～5天。因此，迫切地需要快速、特定和灵敏的方法来检测致病菌，特别是在线、实时的监测。目前，快速检测致病菌的方法包括小型生物化学测试、免疫学测试、基于核酸探针的方法、聚合酶链反应等。但是上述方法也存在设备复杂，假阳性等问题，而且需要细菌的前期富集等操作，还不能完全满足市场的需求。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种检测致病菌的纳米生物探针及其制备方法。本专利技术提供一种检测致病菌的纳米生物探针，由磁性核壳纳米结构和针对致病菌的特异性识别分子偶联组成，所述磁性核壳纳米结构以四氧化三铁颗粒为核心、嵌有铂颗粒的二氧化硅层为壳层，整体带负电，具有模拟过氧化物酶活性。上述技术方案中，纳米生物探针中的磁性核壳纳米结构具有超顺磁性和模拟过氧化物酶活性，纳米生物探针先通过超顺磁性将待测致病菌进行富集，然后利用其模拟过氧化物酶活性，可向待测体系中加入过氧化氢和TMB，基于ELISA法根据最终颜色的深浅有无进行致病菌的定性或定量分析，具有快速且灵敏度高的优点，特别适用于对致病菌的在线实时监测，具有良好的应用前景。优选地，所述磁性核壳纳米结构的尺寸为30～50nm，其中四氧化三铁颗粒大小为10～20nm，二氧化硅层厚度为5～10nm，铂颗粒大小为2～3nm。优选地，所述特异性识别分子为抗体、靶向多肽、核酸适配体和抗生素中的一种或多种。本专利技术还提供上述纳米生物探针的制备方法，包括以下步骤：(1)应用反向微乳法将有机相中的四氧化三铁进行二氧化硅包覆，制备得到四氧化三铁-二氧化硅颗粒；(2)对所述四氧化三铁-二氧化硅颗粒进行氨基化修饰，使其表面带正电；(3)通过静电吸附作用使铂颗粒负载在所述带正电的四氧化三铁-二氧化硅颗粒表面，制备得到磁性核壳纳米结构；(4)将所述磁性核壳纳米结构和针对致病菌的特异性识别分子进行偶联。上述制备方法工艺简单、可操作性强且环境友好，制得的纳米生物探针能够达到快速检测致病菌的目的和效果。优选地，所述步骤(1)具体包括：将分散在有机相中的四氧化三铁分散在聚乙二醇辛基苯基醚/正己醇/水混合溶液中，形成反向微乳体系，然后添加氨水和正硅酸乙酯，使正硅酸乙酯在碱性环境下水解形成二氧化硅包覆层。优选地，所述四氧化三铁应用溶剂热法制备，分散在环己烷中浓度为1～10mg/mL，更优选为1mg/mL。优选地，所述聚乙二醇辛基苯基醚/正己醇/水混合溶液中聚乙二醇辛基苯基醚、正己醇和水的摩尔比为1:2:4～8，优选为1:2:6。优选地，所述正硅酸乙酯、所述四氧化三铁、所述氨水的质量比为1:5:1。优选地，所述步骤(2)具体包括：将所述四氧化三铁-二氧化硅颗粒和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷混合，进行氨基化修饰，二者质量比为1:10～1:100，优选1:40，反应时间为4～24h，优选14h。优选地，所述步骤(3)中所述带正电的四氧化三铁-二氧化硅颗粒与所述铂颗粒的质量比为100:1～1:1，优选10:1，反应时间为4～24h，优选14h。优选地，所述步骤(4)中偶联方法为戊二醛间隔臂法或EDC/NHS法，更优选戊二醛间隔臂法。作为一种优选的具体实施方式，所述制备方法包括以下步骤：(1)将分散在有机相中的四氧化三铁分散在聚乙二醇辛基苯基醚/正己醇/水混合溶液中，形成反向微乳体系，然后添加氨水和正硅酸乙酯，使正硅酸乙酯在碱性环境下水解形成二氧化硅包覆层，制备得到四氧化三铁-二氧化硅颗粒；(2)将所述四氧化三铁-二氧化硅颗粒和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷混合，进行氨基化修饰，使其表面带正电；(3)通过静电吸附作用使铂颗粒负载在所述带正电的四氧化三铁-二氧化硅颗粒表面，两者质量比为1:1～1:100，制备得到磁性核壳纳米结构；(4)将所述磁性核壳纳米结构和针对致病菌的特异性识别分子采用戊二醛间隔臂法进行偶联。本专利技术另一目的为提供上述纳米生物探针在制备致病菌检测试剂盒中的应用。本专利技术提供的纳米生物探针具有模拟过氧化物酶活性，可以利用色度法进行快速检测致病菌是否存在。本专利技术提供的制备方法工艺简单、可操作性强且环境友好，能够达到快速检测致病菌的目的和效果，具有良好的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1制备得到的Fe3O4@Si-Pt的TEM图；图2为实施例1制备得到的Fe3O4@Si-Pt的模拟过氧化物酶活性分析结果；图3为实施例2制备得到的Fe3O4@Si-Pt的TEM图；图4为实施例3制备得到的Fe3O4@Si-Pt的TEM图；图5为实施例4制备得到的Fe3O4@Si的TEM图；图6为应用例1中不同浓度金黄色葡萄球菌的TMB吸收谱图；图7为应用例1中TMB显色与金黄色葡萄球菌数的线性关系拟合图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，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作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。实施例1本实施例提供一种检测金黄色葡萄球菌的纳米生物探针，由磁性核壳纳米结构和针对金黄色葡萄球菌的特异性抗体偶联组成，其中磁性核壳纳米结构以四氧化三铁颗粒为核心、嵌有铂颗粒的二氧化硅层为壳层，整体带负电，具有模拟过氧化物酶活性。其制备方法包括以下步骤：(1)将分散在环己烷中的四氧化三铁纳米颗粒(1mg/mL，10mL)通过机械搅拌分散在10mL聚乙二醇辛基苯基醚(TritonX-100)/正己醇/水混合溶液中(TritonX-100、正己醇、水摩尔比为1:2:6)，形成反向微乳体系，然后添加氨水200μL(质量分数为28％)和正硅酸乙酯200μL，使正硅酸乙酯在碱性环境下水解形成二氧化硅包覆层，制备得到四氧化三铁-二氧化硅颗粒；(2)将四氧化三铁-二氧化硅颗粒(1mg/mL，5mL)和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷(APTMS，200μL)混合，进行氨基化修饰14h，使其表面带正电；(3)将带正电的四氧化三铁-二氧化硅颗粒(1mg/mL，5mL)和带负电的铂纳米粒子(1mg/mL，0.5mL)混合反应14h，通过静电吸附作用使铂纳米粒子负载在四氧化三铁-二氧化硅颗粒表面，得到以四氧化三铁颗粒为核心、嵌有铂颗粒的二氧化硅层为壳层的磁性核壳纳米结构，记本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测致病菌的纳米生物探针，其特征在于，由磁性核壳纳米结构和针对致病菌的特异性识别分子偶联组成，所述磁性核壳纳米结构以四氧化三铁颗粒为核心、嵌有铂颗粒的二氧化硅层为壳层，整体带负电，具有模拟过氧化物酶活性。

【技术特征摘要】
1.一种检测致病菌的纳米生物探针，其特征在于，由磁性核壳纳米结构和针对致病菌的特异性识别分子偶联组成，所述磁性核壳纳米结构以四氧化三铁颗粒为核心、嵌有铂颗粒的二氧化硅层为壳层，整体带负电，具有模拟过氧化物酶活性。2.根据权利要求1所述的纳米生物探针，其特征在于，所述磁性核壳纳米结构的尺寸为30～50nm，其中四氧化三铁颗粒大小为10～20nm，二氧化硅层厚度为5～10nm，铂颗粒大小为2～3nm。3.根据权利要求1或2所述的纳米生物探针，其特征在于，所述特异性识别分子为抗体、靶向多肽、核酸适配体和抗生素中的一种或多种。4.权利要求1～3任一项所述的纳米生物探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)应用反向微乳法将有机相中的四氧化三铁进行二氧化硅包覆，制备得到四氧化三铁-二氧化硅颗粒；(2)对所述四氧化三铁-二氧化硅颗粒进行氨基化修饰，使其表面带正电；(3)通过静电吸附作用使铂颗粒负载在所述带正电的四氧化三铁-二氧化硅颗粒表面，制备得到磁性核壳纳米结构；(4)将所述磁性核壳纳米结构和针对致病菌的特异性识别分子进行偶联。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：将分散在有机相中的四氧化三铁分散在聚乙二醇辛基苯基醚/正己醇/水混合溶液中，形成反向微乳体系，然后添加氨水和正硅酸乙酯，使正硅酸乙酯在碱性环境下水解形成二氧化硅包覆层。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述分散在有机相中的四氧化三铁浓度为1～10mg/mL；和/或，所述聚乙二醇辛基苯基...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨蓉，韩秋森，王新环，刘学良，王琛，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京,11