[发明专利]一种具有快速检测细菌功能的纳米纤维膜传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有快速检测细菌功能的纳米纤维膜传感器及其制备方法。

背景技术

生物有害病菌一直是人类健康的重大危害，无论是发展中国家还是发达国家都受此问题的困扰。生物有害病菌问题越来越多的世界各国的广泛的关注。因此，对此方面的研究也是方兴未艾，其中能快速检测细菌的生物传感器的研究更成为了其中的热点。

目前，快速检测细菌的方法可分为生物电化学方法和非生物电化学方法，前者包含阻抗/电导法，电势测定法、染料电池技术、循环/伏安法、电流分析法等检测有微生物活动引起的电极间的电荷转移信号的一类方法。后者包含干重、细菌计数和浊度等传统的统计方法，以及检测核酸、蛋白质、脂类衍生物、新陈代谢等细胞成本分析的方法。其中发展最快的为生物荧光检测法，生物荧光法基于荧光虫发光原理，通过检测三磷酸腺苷(ATP)与荧光素、荧光素酶、镁离子反应的荧光强度来检测细菌。

中国专利申请号201010132186.8，公开日为2011年9月28日，发明了一种荧光法细菌快速检测仪，通过荧光检测探头与光电转换器和光电倍增管相连接，中央处理器上连接有输入、输出设备，通过该设备检测细菌，减少了人工分析数据，降低了劳动强度、成本。荧光法细菌快速检测仪是通过安装在循环水旁路上的荧光检测探头，测量水中细菌所发出的荧光，经光电转换器转换成电信号，传输给放大器放大和单片机处理后，由检测仪输出开关信号控制杀菌剂添加泵的运行，以控制水中的菌藻的总数，从而达到杀菌灭藻的功能。

美国加州大学戴维斯分校的王栋、孙刚等人，利用熔融挤出相分离方法，将热塑性聚烯烃/CAB(醋酸丁酸纤维素)共混体系熔融挤出制备了聚烯烃共聚物纳米纤维，并用高压气流成型技术，制备了不同基体材料为载体的纳米纤维膜。其制备的聚烯烃共聚物包括PVA-co-PE、PE-co-MAA、PE-co-GMA纳米纤维膜。由于该制备出来的纳米纤维膜表面有大量的活性基团，有较大的长径比和尺寸效应，该纳米纤维膜极易被改性，而制备出各种具有特殊功能的纳米纤维膜。将荧光素酶固定在纳米纤维表面，不仅可以达到荧光素酶反复使用的目的，而且由于纳米纤维巨大的比表面积，可以很好的保持荧光素酶的活性。

从上面可以看出，生物荧光法检测细菌是最有望实现即时检测细菌的快速方法。生物荧光法基于荧光虫发光原理，通过检测三磷酸腺苷(ATP)与荧光素、荧光素酶反应的荧光光强来实现ATP的检测，而与所有细菌体内含有ATP的含量大致相同。目前，对于生物荧光法制备的细菌传感器存在着荧光素酶缺乏在适当载体固定、或荧光素酶与载体的相互作用弱，易造成生物荧光素酶的流失和一次性使用，使用成本增加。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供了一种具有快速检测细菌功能的纳米纤维传感器及其制备方法。为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种快速检测细菌的纳米纤维传感器，所述纳米纤维膜传感器为一种PVA-co-PE的纳米纤维膜表面有共价键键接荧光素酶的聚烯烃共聚物的纳米纤维膜。

所述制备方法包括以下步骤；

A活性PVA-co-PE纳米纤维膜的制备

将PVA-co-PE纳米纤维膜膜浸渍在2～5mol/L的氢氧化钠中，

浸渍温度为15～50℃，

浸渍时间为10～60min，

取出后，浸渍在质量分数为5～20％的三聚氯氰的1，4-二氧六环溶液中；

浸渍温度为15～50℃，

浸渍时间为10～60min，

取出清洗、干燥，得到活性PVA-co-PE纳米纤维膜；

B荧光素酶在活性PVA-co-PE纳米纤维膜表面的固定

将经A步骤得到活性PVA-co-PE纳米纤维膜浸渍在浓度分别为：

荧光素酶            0.1g/L～100g/L

二硫苏糖醇          1～10mmol/L；

EDTA                1～10mmol/L；

Tris-HCl缓冲溶液    1～500mmol/L

的混合溶液中并均匀搅动；

浸渍温度为4℃，

浸渍时间为24小时，

取出后，用1～500mmol/Lris-HCl缓冲溶液清洗三次、取出干燥，即得表面有共价键键接荧光素酶的聚烯烃共聚物的纳米纤维膜。

所述的荧光素为萤火虫荧光素酶或细菌荧光素酶中的一种。