一种基于电子转移的细菌毒性检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电子转移的细菌毒性检测方法，包括如下步骤：步骤一：首先对二维材料的细菌毒性进行测定；步骤二：测定常规毒性机制指标膜损伤和氧化应激；步骤三：二维材料一般具有传递电子，氧化物质的能力，以这个为切入点，探讨二维材料的直接氧化能力是否能在杀菌过程中发挥作用；步骤四：确定直接氧化机制的存在。本发明专利技术的优点在于操作简单、快速，可以实现对大量细菌培养物的测量。同时，该方法不需要复杂的设备和技术，因此在实际应用中具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电子转移的细菌毒性检测方法


[0001]本专利技术涉及较大范围，具体是一种基于电子转移的细菌毒性检测方法。

技术介绍

[0002]在环境保护、食品安全、医疗卫生等领域中，对化学物质、环境污染物等的毒性检测十分重要。目前，常用的细菌毒性检测方法主要有细胞存活率、生长抑制率、生化指标等，但这些方法存在一些不足，如操作繁琐、耗时长、灵敏度低等。
[0003]近年来，基于电子转移的细菌毒性检测方法逐渐受到关注。该方法利用细菌的电子转移过程来间接反应待测物质的毒性，通过测量细菌的生长速度、代谢产物等指标来评估待测物质的毒性程度。该方法具有操作简单、快速、灵敏度高等优点，已经被广泛应用于环境监测、食品安全检测等领域。
[0004]在基于电子转移的细菌毒性检测方法中，常用的电子接受体包括二氧化碳、氧气、铁离子等。其中，二氧化碳是最常用的电子接受体，因为它可以通过pH指示剂的变化来反应细菌的代谢活动。当细菌代谢产生酸性物质时，pH会下降，导致pH指示剂颜色变化，从而可以判断细菌的代谢状态。
[0005]此外，还有一些基于电化学的细菌毒性检测方法，如微生物燃料电池、微生物电化学传感器等。这些方法利用细菌的电化学活性来反应待测物质的毒性，具有响应速度快、灵敏度高等优点。但这些方法需要更复杂的设备和技术，因此在实际应用中受到一定限制。
[0006]总之，基于电子转移的细菌毒性检测方法在实际应用中具有很大的潜力，可以为环境保护、食品安全、医疗卫生等领域的研究和应用提供新思路。

技术实现思路
r/>[0007]本专利技术的目的是提供一种基于电子转移的细菌毒性检测方法，来解决实际使用中，遇到的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种基于电子转移的细菌毒性检测方法，包括如下步骤：
[0010]步骤一：首先对二维材料的细菌毒性进行测定；
[0011]步骤二：测定常规毒性机制指标膜损伤和氧化应激，若有强的机械损伤和氧化应激，则可以认为毒性机制包括这两种，若不能检测出强的机械损伤和氧化应激则继续下面的机制挖掘；
[0012]步骤三：二维材料一般具有传递电子，氧化物质的能力，以这个为切入点，探讨二维材料的直接氧化能力是否能在杀菌过程中发挥作用；
[0013]步骤四：最后若材料是基于直接氧化这种毒性的机制，细胞膜，内部的一些大分子会被检测出来氧化产物，检测脂质过氧化程度，氧化形谷胱甘肽与还原形谷胱甘肽，DNA氧化产物，若有大量氧化，基本可以确定直接氧化机制的存在。
[0014]优选的：步骤一中测定方法包括平板测定和OD600测定方法。
[0015]优选的：步骤三中利用电化学工作站看是否材料与细菌之间有电子交换，原子力显微镜来鉴定细菌的表面电位变化，看电子的流动方向，若能检测出电子在细菌表面不断流失则说明材料从细菌中提取电子。
[0016]优选的：步骤三中还可以通过测定二维材料的带隙和导带来判定材料是否具备直接氧化能力，若导带位于细菌的生物氧化还原电位中，则具备直接氧化能力。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术的优点在于操作简单、快速，可以实现对大量细菌培养物的测量。同时，该方法不需要复杂的设备和技术，因此在实际应用中具有广泛的应用前景。
[0019]实验结果表明，该方法可以检测出多种化学物质和环境污染物的毒性，包括重金属、有机污染物、药物等。该方法还可以应用于水、土壤、空气等多种环境中的毒性检测。
[0020]该专利技术的应用前景非常广阔，可以在环境保护、食品安全、医疗卫生等领域中得到广泛应用。同时，该方法也可以为细菌毒性检测领域的研究提供新思路，为相关领域的研究和应用做出贡献。
附图说明
[0021]图1为一种基于电子转移的细菌毒性检测方法的流程图。
[0022]图2为GNSs
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HA是否影响ROS的实验结果图。
[0023]图3为GNSs
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HA对芽孢杆菌的膜的机械损伤实验结果图。
[0024]图4为GNSs
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HA和GNSs对芽孢杆菌的膜的机械损伤对比实验结果图。
[0025]图5为CV，LSV，Tafel都证明了细菌和GNSs
‑
HA之间存在电子转移的实验结果图。
[0026]图6为KPFM证实了细菌表面电子的流失的实验结果图。
[0027]图7为导带也位于微生物氧化还原电位中的实验结果图。
[0028]图8为验证了MDA存在的实验结果图。
[0029]图9为验证了DNA氧化产物存在的实验结果图。
[0030]图10为验证了氧化形谷胱甘肽/还原形谷胱甘肽存在的实验结果图。
具体实施方式
[0031]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。
[0032]请参阅图1，本专利技术实施例中，一种基于电子转移的细菌毒性检测方法，包括如下步骤：
[0033]步骤一：首先对二维材料的细菌毒性进行测定,测定方法包括平板测定和OD600测定方法；
[0034]步骤二：测定常规毒性机制指标膜损伤和氧化应激，若有强的机械损伤和氧化应激，则可以认为毒性机制包括这两种，若不能检测出强的机械损伤和氧化应激则继续下面的机制挖掘；
[0035]步骤三：二维材料一般具有传递电子，氧化物质的能力，以这个为切入点，探讨二维材料的直接氧化能力是否能在杀菌过程中发挥作用，利用电化学工作站看是否材料与细菌之间有电子交换，原子力显微镜(KPFM模式)来鉴定细菌的表面电位变化，看电子的流动
方向，若能检测出电子在细菌表面不断流失则说明材料从细菌中提取电子，在此也可以通过测定二维材料的带隙和导带来判定材料是否具备直接氧化能力，若导带位于细菌的生物氧化还原电位中，则具备直接氧化能力；
[0036]步骤四：最后若材料是基于直接氧化这种毒性的机制，细胞膜，内部的一些大分子会被检测出来氧化产物，检测脂质过氧化程度，氧化形谷胱甘肽与还原形谷胱甘肽，DNA氧化产物(8
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Hydroxy
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desoxyguanosine)，若有大量氧化，基本可以确定直接氧化机制的存在。
[0037]以吸附了腐殖酸的石墨烯(GNSs
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HA)为例：
[0038]如图2所示，GNSs
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HA基本不引起ROS；
[0039]如图3和图4所示，GNSs
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HA对芽孢杆菌的膜的机械损伤很小，但是总体膜损伤很强，强于单独石墨烯(GNSs)，说明并不是物理损伤造成的膜破裂，是化学损伤；
[0040]如图5所示，通过利用检测电子转移的机制，来看毒性产生原因，CV，LSV，Tafel都证明了细菌和GNSs
‑
HA之间存在电子转移；
[0041]如图6所示，KPFM证本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电子转移的细菌毒性检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：首先对二维材料的细菌毒性进行测定；步骤二：测定常规毒性机制指标膜损伤和氧化应激，若有强的机械损伤和氧化应激，则可以认为毒性机制包括这两种，若不能检测出强的机械损伤和氧化应激则继续下面的机制挖掘；步骤三：二维材料一般具有传递电子，氧化物质的能力，以这个为切入点，探讨二维材料的直接氧化能力是否能在杀菌过程中发挥作用；步骤四：最后若材料是基于直接氧化这种毒性的机制，细胞膜，内部的一些大分子会被检测出来氧化产物，检测脂质过氧化程度，氧化形谷胱甘肽与还原形谷胱甘肽，DNA氧化产物，若有大量氧化，基本可以确定直接氧化机制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪娇，曾金，赵青，张思玉，
申请(专利权)人：广东省科学院生态环境与土壤研究所，
类型：发明
国别省市：