一种病原菌检测试纸条、传感器及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种病原菌检测试纸条，所述病原菌检测试纸条沿层析方向依次包括设置于PVC塑料底板表面的样品垫、复合物纳米金垫、检验线、质控线和吸收垫；本发明专利技术还提供了一种病原菌实时检测试纸式生物传感器及其应用；本发明专利技术所提供的试纸条和生物传感器，将纳米技术与生物技术相结合，使得在进行病原菌检测时，检出率高、检测时间短、检测灵敏度高，检测谱更加广泛，以期实现载人航天器微生物检测技术继续朝着精准化、效率化、便捷化的方向发展，对保障空间站和载人登月、火星探测等航天计划的顺利进行，保障航天员健康安全具有重大意义。

A pathogen detection strip, sensor and its application

【技术实现步骤摘要】
一种病原菌检测试纸条、传感器及其应用
本专利技术属于生物检测领域，涉及一种病原菌检测试纸条、传感器及其应用。
技术介绍
空间站等载人航天器为支持乘员在轨驻留，通过载人环境控制系统在密封舱内创造出与地面类似的良好环境，这种环境也为微生物滋生提供了有利条件。病原微生物的存在会影响人体微生态平衡，引起体内菌群失调，直接或间接引发各种疾病。微生物的滋生会产生毒素，污染舱内空气、水源和食物，病原微生物会导致航天员生病或造成感染。在空间飞行条件下，某些病原微生物的感染毒性可能会增强。为控制载人航天器内的微生物水平，必须首先对密封舱内的空气、结构表面、水系统的微生物水平进行监测，充分掌握密封舱内微生物动态，为制定合理有效的控制措施提供依据。当前，国际空间站上美国舱段与俄罗斯使用空气采样器、培养基接触碟、表面采样拭子、快速采样装置和水收集器对密封舱内空气、结构表面和水系统的微生物进行监测。培养基接触片可实现在轨采样与培养计数，经培养后的菌再下行到地面进行分析；采样拭子的样品只能通过下行到地面进行培养计数与菌种鉴定；而快速检测法，只是通过LOCAD-PTS装置通过鲎试剂反应检测出内毒素方法确定革兰氏阴性细菌的含量。国际空间站已经应用的2种方法存在着一定缺陷：在轨培养方法检测病原菌虽结果可靠，但耗时久，而且存在加重航天器环境污染的风险；基于鲎试剂法快速检测无法确定病原菌如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌的具体数量，而且操作繁琐面向我国载人航天工程的微生物监测的技术需求，基于航天员在轨环境卫生安全考虑，如何实现如何在轨高效、快速、简便地对病原菌进行检测，成为当今空间站建设重要的课题之一。WO2017050571A1公开了一种用于检测细菌的生物传感器和方法，所述生物传感器以横向流动测试条10的形式被构型，其中，所述横向流动测试条10具有细菌特定的抗体40。所述抗体40的移动特性变化，当所述抗体40与待检测的细菌50复合时，其中，移动特性的变化被用于检测细菌50。此方法公开了使用测试条检测细菌，但是精准度不能够达到要求，并且无法应用于航天条件下的检测。CN103278647A公开了一种用于检测样品中抗原的非离心方法，包括：a)将样品定位到固体表面上；b)使用非离心方法将包含样品的固体表面与发射体细胞接触，其中所述发射体细胞包含受体和响应于样品中的目标抗原与所述受体的结合而发射光子的发射体分子；c)检测光子发射，其中光子发射为样品中抗原的指示。此方法公开的检测方案，设备与条件非常复杂，无法应用于航空航天中。CN104634968A公开了一种用于检测细菌的磁致伸缩材料生物传感器系统，包括：磁致伸缩微粒子以及表面绑定的抗体；工作线圈，赫尔姆霍茨线圈，电源连接线，并有提供直流电源；信息分析系统，所述的信息分析系统中包括锁定放大器、网络分析仪(AV3620)或阻抗分析仪(Agilent-4294A)。此系统中所使用的设备较为复杂，检测时操作繁琐，同样不能够应用于航空航天领域中的微生物检测。因此，如何开发出一种新的检测工具，能够实现在航天器中高效、快速、简便的检测，对于载人航空航天的安全性提高以及空间站的建设具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种病原菌检测试纸条、传感器及其应用，以用来在航空航天领域实现病原菌的快速实时监测。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种病原菌检测试纸条，所述病原菌检测试纸条沿层析方向依次包括设置于PVC塑料底板表面的样品垫、复合物纳米金垫、检验线、质控线和吸收垫。本专利技术提供的病原菌测试纸条，将纳米技术与生物技术相结合，引入金纳米材料，利用其独特性质，基于适配体识别技术与免疫层析技术，通过建立纳米金-靶标菌抗体的复合体系与纳米金-靶标菌适配体的复合体系，使得在进行病原菌检测时，检出率高、检测时间短、检测灵敏度高，检测谱更加广泛，以期实现载人航天器微生物检测技术继续朝着精准化、效率化、便捷化的方向发展。对保障空间站和载人登月、火星探测等航天计划的顺利进行，保障航天员健康安全具有重大意义。在本专利技术中，样品垫和吸收垫为普通的硝酸纤维素膜，仅用作样品的上样、收集使用。在本专利技术中，选择不同的靶标菌抗体，可以实现对不同病原菌的检测，检测范围非常广泛。优选地，所述复合物纳米金垫的制备方法为：在纳米金溶液中加入复合物，反应后加入牛血清白蛋白，经过封闭、离心去除上清液后再加入纳米金稀释液，涂抹在玻璃纤维膜表面，干燥后得到复合物纳米金垫。在本专利技术中，纳米金溶液采用柠檬酸三钠还原法进行制备得到，粒径一般为20nm左右。优选地，所述复合物为靶标菌抗体I或靶标菌适配体I。在本专利技术中，使用抗体或者适配体与纳米金形成复合物，能够实现对靶标菌的可视化检测；靶标菌抗体与靶标菌适配体为与待测病原菌相对应的抗体或适配体。优选地，所述反应的时间为10～20min，例如可以是10min、13min、15min、18min、19min或20min等。优选地，相对于1mL的纳米金溶液，所述牛血清白蛋白的用量为40～60μL，例如可以是40μL、42μL、45μL、46μL、47μL、50μL、55μL、58μL、59μL或60μL等。优选地，所述封闭的时间为0.5～1h，例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h或1h等。优选地，所述离心的时间为10～30min，例如可以是10min、12min、15min、16min、18min、19min、20min、25min、23min、26min、28min、29min或30min等。优选地，所述离心的转速为12000～13000r/min，例如可以是12000r/min、12500r/min、12630r/min、12800r/min、12900r/min或13000r/min等。优选地，所述离心去除上清液后，还包括将溶液进行重悬。优选地，所述重悬使用的重悬液为血红蛋白(HB)与牛血清白蛋白(BSA)的混合溶液。优选地，所述血红蛋白与牛血清白蛋白的体积比为9:1。优选地，所述重悬液的加入量为80～150μL，例如可以是80μL、90μL、100μL、110μL、120μL、130μL、140μL或150μL等。在本专利技术中，纳米金稀释液为上述纳米金溶液，经过PBS溶液稀释过后形成的稀释液，其中PBS溶液的pH值为7.4，并且含有5％的蔗糖和1％的BSA。在本专利技术中，重悬过后的溶液，可再次进行离心，吸取上清液，留下剩余液体再加入纳米金稀释液，制得复合物纳米金溶液，进一步经过涂抹于玻璃纤维膜上、干燥后得到复合物纳米金垫。优选地，所述检测线为靶标菌抗体II或靶标菌适配体II喷涂在PVC塑料底板表面构成的线。优选地，将所述靶标菌抗体II或靶标菌适配体II喷涂于硝酸纤维素膜表面后贴于PVC塑料底板上。优选地，所述质控线为羊抗鼠IgG或生物素化DNA喷涂在PVC塑料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种病原菌检测试纸条，其特征在于，所述病原菌检测试纸条沿层析方向依次包括设置于PVC塑料底板表面的样品垫、复合物纳米金垫、检验线、质控线和吸收垫。/n

【技术特征摘要】
1.一种病原菌检测试纸条，其特征在于，所述病原菌检测试纸条沿层析方向依次包括设置于PVC塑料底板表面的样品垫、复合物纳米金垫、检验线、质控线和吸收垫。


2.根据权利要求1所述的病原菌检测试纸条，其特征在于，所述复合物纳米金垫的制备方法为：在纳米金溶液中加入复合物，反应后加入牛血清白蛋白，经过封闭、离心去除上清液后再加入纳米金稀释液，涂抹在玻璃纤维膜表面，干燥后得到复合物纳米金垫。


3.根据权利要求2所述的病原菌检测试纸条，其特征在于，所述复合物为靶标菌抗体I或靶标菌适配体I。


4.根据权利要求2或3所述的病原菌检测试纸条，其特征在于，所述反应的时间为10～20min；
优选地，相对于1mL的纳米金溶液，所述牛血清白蛋白的用量为40～60μL；
优选地，所述封闭的时间为0.5～1h；
优选地，所述离心的时间为10～30min；
优选地，所述离心的转速为12000～13000r/min；
优选地，所述离心去除上清液后，还包括将溶液进行重悬；
优选地，所述重悬使用的重悬液为血红蛋白与牛血清白蛋白的混合溶液；
优选地，所述血红蛋白与牛血清白蛋白的体积比为9:1；
优选地，所述重悬液的加入量为80～150μL。


5.根据权利要求1-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李素萍，付玉明，韩龙柱，聂广军，李博朝，
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