一种基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器及制备方法与应用技术

本发明专利技术属于生物医学工程技术领域，涉及微生物的检测分析，具体涉及一种基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器及制备方法与应用，由检测探针、检测毛细管和双氧水组成；所述检测探针由普鲁士蓝纳米金和第一识别分子构成，所述第一识别分子连接在普鲁士蓝纳米金表面；所述检测毛细管从一端至另一端依次设置检测区和测量区，检测区内壁设置第二识别分子；双氧水与检测毛细管配合；所述第一识别分子和第二识别分子均为能够与目标微生物特异性结合的材料。通过本发明专利技术提供的种基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器能够实现对沙门氏菌等目标微生物的快速、灵敏、半定量检测。半定量检测。半定量检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器及制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物医学工程
，涉及微生物的检测分析，具体涉及一种基于普鲁士蓝纳米金(PB@Au)的生物传感器及制备方法与应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]传统的微生物培养方法是沙门氏菌检测的国家标准方法，虽然其准确度高，但费时费力、专业性强，不适用于现场快速检测。免疫分析方法如酶联免疫法和荧光免疫法等利用抗体作为识别分子，可以准确地识别目标待测物，但免疫测定的专业性和仪器依赖性使其难以用于现场快速检测。免疫层析方法具有操作方便、检测快速、成本低、对检测人员要求不高等优点，广泛应用于医疗诊断、食品安全、环境监测等领域检测。但免疫层析技术由于硝酸纤维素膜不均匀、易受环境影响等使其灵敏度和准确性仍有待提高，其定量检测方法仍有待探索。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器及制备方法与应用，通过本专利技术提供的种基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器能够实现对沙门氏菌等目标微生物的快速、灵敏、半定量检测。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一方面，一种基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器，由检测探针、检测毛细管和双氧水组成；所述检测探针由普鲁士蓝纳米金和第一识别分子构成，所述第一识别分子连接在普鲁士蓝纳米金表面；所述检测毛细管从一端至另一端依次设置检测区和测量区，检测区内壁固定第二识别分子；双氧水与检测毛细管配合；
[0007]所述第一识别分子和第二识别分子均为能够与目标微生物特异性结合的材料。
[0008]本专利技术提供的生物传感器中，能够通过第一识别分子和第二识别分子与目标微生物特异性结合，从而使检测探针固定在检测毛细管的检测区，此时，再向检测毛细管中添加双氧水，双氧水被普鲁士蓝纳米金催化分解出O2，并在激光照射下协同利用普鲁士蓝纳米金的光热效应加速催化和膨胀气体，产生的气体在毛细管内推动双氧水液柱移动。通过建立双氧水液柱的移动距离(ΔL)和目标微生物数量的标准曲线，达到定量检测目标微生物的目的。
[0009]所述第一识别分子可以为抗体、适配体等，所述第二识别分子可以为抗体、适配体等。当第一识别分子为抗体时，检测探针为免疫探针；当第二识别分子为抗体时，检测毛细管为免疫毛细管。
[0010]另一方面，一种基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器的制备方法，包括检测探针的
制备和检测毛细管的制备；
[0011]检测探针的制备：向普鲁士蓝纳米金的溶液中添加碱性化合物混合均匀，然后加入目标微生物抗体进行混合，即得；
[0012]检测毛细管的制备；将玻璃毛细管内表面进行氨基修饰，将目标微生物抗体溶液注入至氨基修饰的玻璃毛细管的检测区，孵育后即得。
[0013]第三方面，一种上述基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器在检测目标微生物中的应用。
[0014]第四方面，一种沙门氏菌的检测方法，提供上述基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器，所述目标微生物为沙门氏菌；包括如下步骤：
[0015](1)将检测探针溶液与待测含有沙门氏菌的溶液混合，进行孵育；
[0016](2)将步骤(1)获得的溶液添加至检测毛细管的检测区，进行孵育，孵育后清除溶液；
[0017](3)将双氧水注入至步骤(2)获得的检测毛细管的检测区，对所述检测区进行光照，并记录双氧水液柱的移动距离ΔL；
[0018](4)根据步骤(3)获得的ΔL进行沙门氏菌的检测。
[0019]第五方面，一种沙门氏菌的检测试剂盒，包括上述基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器、缓冲液、光源。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021](1)本专利技术利用普鲁士蓝纳米金的类过氧化氢酶活性催化H2O2产生O2并借助其光热转换能力加速催化并扩大气体体积，将检测产生的体积信号转换为毛细管液柱的移动距离信号(ΔL)，建立ΔL和细菌浓度的标准曲线，实现鼠伤寒沙门氏菌的灵敏、快速检测。
[0022](2)本专利技术利用普鲁士蓝纳米金作为毛细管检测方法的标记材料构建检测探针，利用探针的过氧化物氢催化活性代替了传统生物大分子酶促反应，大大提高了酶的稳定性，降低了检测成本，同时提高了检测灵敏度。
[0023](3)本专利技术建立了基于普鲁士蓝纳米金优异光热转换性能构建免疫毛细管快速检测方法，依据普鲁士蓝纳米金与免疫毛细管结合后测定气体体积转换的液柱移动距离与病原菌浓度的标准曲线来实现对待测物的快速、灵敏、半定量检测，其检测灵敏度较高。其整个检测时间约为30min，明显低于酶联免疫的检测过程(约3h)。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0025]图1为本专利技术实施例中检测原理图；A为免疫探针和免疫毛细管的制备过程图，B为利用免疫探针和免疫毛细管检测鼠伤寒沙门氏菌的过程图。
[0026]图2为本专利技术实施例中普鲁士蓝(PB)制备过程的K3[Fe(CN)6]浓度优化柱状图。
[0027]图3为本专利技术实施例中(A)PB@Au制备过程的PB浓度优化图和(B)PB@Au复合材料室温12h的稳定性表征图。
[0028]图4为本专利技术实施例中(A)PB和PB@Au的紫外
‑
可见光吸收光谱图；插图：PB和PB@Au溶液图像；(B)PB和PB@Au的水合粒径；(C)PB和PB@Au的Zeta电位；(D)PB的透射电镜图；(E)
PB@Au的透射电镜图；(F)PB的XPS能谱图；(G)PB@Au的XPS能谱图；(H)PB和PB@Au的光热转换效率图。
[0029]图5为本专利技术实施例中毛细管连接的PB@Au浓度优化图。
[0030]图6为本专利技术实施例中PB@Au催化H2O2浓度优化图。
[0031]图7为本专利技术实施例中不同激光照射方式的优化选择图。
[0032]图8为本专利技术实施例中激光照射功率优化图。
[0033]图9为本专利技术实施例中激光照射时间优化图。
[0034]图10为本专利技术实施例中PB@Au封闭液浓度优化图。
[0035]图11为本专利技术实施例中(A)PB@Au添加不同浓度NaOH的颜色变化图和(B)PB@Au添加的NaOH浓度优化图。
[0036]图12为本专利技术实施例中PB@Au连接抗体浓度优化图。
[0037]图13为本专利技术实施例中毛细管封闭液浓度优化图。
[0038]图14为本专利技术实施例中毛细管包被抗体浓度优化图。
[0039]图15为本专利技术实施例中不同浓度鼠伤寒沙门氏菌的检测图。
[0040]图16为本专利技术实施例中方法特异性考察图；*本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器，其特征是，由检测探针、检测毛细管和双氧水组成；所述检测探针由普鲁士蓝纳米金和第一识别分子构成，所述第一识别分子连接在普鲁士蓝纳米金表面；所述检测毛细管从一端至另一端依次设置检测区和测量区，检测区内壁固定第二识别分子；双氧水与检测毛细管配合；所述第一识别分子和第二识别分子均为能够与目标微生物特异性结合的材料。2.如权利要求1所述的基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器，其特征是，第一识别分子为抗体，检测探针为免疫探针；第二识别分子为抗体，检测毛细管为免疫毛细管。3.如权利要求2所述的基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器，其特征是，免疫毛细管检测区内壁经过氨基修饰，然后通过氨基与抗体进行连接；或，免疫毛细管检测区通过BSA封闭非特异性位点；或，免疫探针表面通过BSA封闭非特异性位点。4.一种基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器的制备方法，其特征是，包括检测探针的制备和检测毛细管的制备；检测探针的制备：向普鲁士蓝纳米金的溶液中添加碱性化合物混合均匀，然后加入目标微生物抗体进行混合，即得；检测毛细管的制备；将玻璃毛细管内表面进行氨基修饰，将目标微生物抗体溶液注入至氨基修饰的玻璃毛细管的检测区，孵育后即得。5.如权利要求4所述的基于普鲁士蓝纳米金的生物传感器的制备方法，其特征是，检测探针的制备过程中，加入目标微生物抗体混合的温度为35～40℃；或，检测探针的制备过程中，鲁士蓝纳米金溶液浓度为0.6～1.0mg
·
mL
‑1；优选为0.75～0.85mg
·
mL
‑1；或，当普鲁士蓝纳米金溶液浓度为0.75～0.85mg
·
mL
‑1、普鲁士蓝纳米金溶液添加量为9.5～10.5μL、碱性化合物溶液添加量为2.3～2.7μL时，碱性化合物溶液浓度为0～0.05mol
·
L
‑1；优选为0～0.02mol
·
L
‑1，进一步优选为0.005～0.015mol
·
L
‑1；或，当普鲁士蓝纳米金溶液浓度为0.75～0.85mg
·
mL
‑1、普鲁士蓝纳米金溶液添加量为9.5～10.5μL、目标微生物抗体溶液添加量为3.5～4.5μL时，目标微生物抗体溶液的浓度不低于25μg
·
mL
‑1；优选地，不低于75μg
·
mL
‑1；进一步优选为75～125μg
·
mL
‑1；或，检测探针的制备过程中，加入目标微生物抗体混合后，添加BSA进行混合；或，当普鲁士蓝纳米金溶液浓度为0.75～0.85mg
·
mL
‑1、普鲁士蓝纳米金溶液添加量为9.5～10.5μL、目标微生物抗体溶液浓度为70～80μg
·
mL
‑1、目标微生物抗体溶液添加量为3.5～4.5μL、BSA溶液添加量为7.5～8.5μL时，BSA溶液的浓度不低于2％，质量百分数；优选为不低于6％；进一步优选为6～8％；或，所述普鲁士蓝纳米金的制备方法为：将普鲁士蓝溶液与氯金酸溶液混合，加热至沸腾，再加入柠檬酸钠溶液，搅拌并保持沸腾，降温后即得；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜淑媛，高卢翔，张鸿雁，郁东兴，李艳，刘永健，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：