[发明专利]一种基于新型复合纳米材料快速灵敏检测铜绿假单胞菌的电化学传感器

说明书

本专利利用新型复合纳米材料，结合电化学传感器技术，构建了一种快速灵敏检测铜绿假单胞菌的新型无酶电化学传感器。通过在电化学传感器的基础上，结合具有高效类酶活性的铜改性锆金属纳米材料和高导电性的Super P/AuNPs三种纳米材料，实现信号放大，提高检测灵敏度。该新型电化学传感器能够实现宽的检测范围(10‑10⁶CFU/mL)和低的检出限(2CFU/mL)(s/n＝3)。同时，我们提出的这种检测策略，只需要改变捕获元件，就能实现其他生物靶点的检测，包括细胞、肿瘤标记物和其他细菌株等。结果表明，该电化学传感器在疾病诊断方面具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种电化学生物传感器，特别涉及一种基于新型复合纳米材料快速灵敏检测铜绿假单胞菌的电化学传感器。

背景技术

铜绿假单胞菌是机会性感染的前三大病原体之一。能否及时诊断和正确治疗取决于实验室检测结果。而目前铜绿假单胞菌的常规检测方法有平板培养法、聚合酶链反应法和质谱法。作为金标准，平板培养准确但耗时。聚合酶链反应虽然可以实现定量检测，但对操作人员的要求很高。质谱分析准确但需要昂贵的大型仪器。因此，寻找一种更加快速、简便、灵敏的铜绿假单胞菌检测方法显得尤为重要和迫切。

近年来，生物传感器在铜绿假单胞菌检测中越来越受到重视。一些研究人员也尝试利用不同的生物传感器用于铜绿假单胞菌的检测。但这些方法或多或少存在一定的缺陷，其中信号放大效率低，灵敏度不能满足临床需求是限制其应用的关键因素，因此寻找一种能够提高灵敏度的方法尤为重要。常用的生物传感器包括光学传感器，电化学发光生物传感器和电化学传感器等。其中电化学传感器已经成为一种很有吸引力的工具。它具有分析速度快、灵敏度高、成本低、操作简便、小型化等突出优点。随着纳米科学和纳米技术的发展，纳米材料越来越多地被用于构建电化学传感器，将纳米材料结合到电化学传感器上，是提高灵敏度的理想策略之一。金属有机框架纳米材料作为一种新型的晶体介孔材料，具有结构可控、比表面积大、孔径可调等优点，在生物传感器领域受到了广泛的关注。其中，锆系金属有机骨架纳米材料因其具有大的比表面积，优异的吸附能力和各种接枝基团，易核酸功能化，因此显示出巨大的潜力。Super P是一种化学稳定性高的炭黑纳米材料，能产生更稳定的检测信号。更重要的是，它具有很高的导电性，可以通过修饰电极来增加电流信号。AuNPs具有良好的生物相容性和导电性，还可为随后的蛋白质提供足够的结合位点，易蛋白功能化。

基于以上研究背景，结合本课题组的前期工作基础，本发明合成了具有高效类酶催化活性的铜改性锆金属有机框架纳米材料，以及具有特异识别功能的核酸功能化铜改性锆金属有机框架纳米探针，还引入了高导电性的Super P和AuNPs来增加电子转移，以获得令人满意的检测灵敏度。通过充分利用铜改性锆金属有机框架纳米材料和Super P/AuNPs的优点，开发出一种基于高效类酶催化活性的铜改性锆金属有机框架纳米材料和高导电性Super P/AuNPs快速检测铜绿假单胞菌的电化学传感器。

发明内容

本发明的目的是开发出一种更加简单、快速、高灵敏检测铜绿假单胞菌的电化学传感器。

具体技术方案如下：

一种基于新型复合纳米材料快速灵敏检测铜绿假单胞菌的电化学传感器，其制备方法包括以下步骤：

(1)锆金属有机框架纳米材料的制备 首先，将80mg 2，2’-联吡啶-5，5’-二羧酸和26.12mg的四氯化锆分别分散在6mL和12mL的N，N-二甲基甲酰胺中，二者都超声处理5分钟，然后将两种反应物混合在20mL体系的反应釜中；随后加入1.5mL的乙酸(99.99％)，再超声处理5分钟，使得上述混合溶液充分混匀。然后在120℃条件下加热和搅拌16小时。最后，在9000rpm(5450rcf)条件下离心10分钟，用乙醇洗涤三次，最终得到白色固体。