[发明专利]一种利用纳米管膜压差检测生化尾水中内毒素浓度的方法

说明书

本发明涉及环境污染监测领域，特别是涉及了一种通过纳米管膜跨膜压差来测量生化尾水中内毒素的方法。本发明包括如下步骤，制备具有规整排列的铂纳米管阵列，经剥离、洗涤、纯化、衬底后，制备成微型膜组件；将生化尾水经HLB柱净化处理后，经超滤膜滤后，将其与LAL试剂混合连续注入纳米管膜组件，测量指定时间段的稳定膜压差，将其转化为电信号，建立标准曲线，即可计算内毒素浓度。本发明以跨膜压力转化为电信号对内毒素和鲎试剂形成的纳米颗粒进行测量，减少了人工目测的误差；此外，该方法对鲎试剂的量可减少20倍以上，显著降低单次检验成本和检测时间。

技术领域

本发明涉及环境污染监测技术领域，特别涉及了一种通过纳米管膜跨膜压差来测量生化尾水中内毒素的方法。

背景技术

近年来再生水用量的逐年扩大，再生水中普遍存在的内毒素问题，引起了环境界和医学界的广泛关注。内毒素是指位于革兰氏阴性菌，如大肠杆菌细胞壁中的脂多糖(LPS)成分，在细胞分裂或死亡过程中会从细胞释放到环境中。由于污水处理中涉及的生化过程即是一种微生物大量增殖的过程，其不可避免地导致微生物细胞破裂释放出内毒素。

城市再生水绝大部分来自污水处理厂的二级及三级生化出水，其中均存在大量内毒素，最高检出浓度可达30000EU/mL。城市再生水中的内毒素可以通过摄入、吸入、皮肤接触等直接途径，或水源水、地下水和饮用水等间接途径与人类接触。内毒素是一种炎症因子与热原物质，进入人体后，与机体靶细胞作用可诱发严重的病理生理反应。由于多级生化处理技术在污水再生过程中的主导地位短期内难以改变，内毒素的健康风险问题将成为扩大再生水利用中的关键制约之一。

再生水中内毒素检测可以分为定性检测和定量检测两类。常规的检测方法为家兔法，将供试品静脉注入家兔体内，在规定的时间内观察体温的变化情况。该方法干扰因素多，灵敏度差，对返热作用的药物可能还会出现假阴性；凝胶法试验是一种简单易用且能够呈现阳性阴性结果(定性结果)的试验，中国药典2000年附录中对于细菌内毒素检查法的规定，但需要实验者目测是否出现凝胶来判定阴、阳性结果，实验本身工作量较大，且易出现人为误差；动态浊度法LAL试验是一种定量动态检测方法，采用分光光度法监测340nm波长处的浑浊现象。产生浑浊所需的时间与内毒素含量成反比。可根据标准曲线计算出未知样品中的内毒素浓度，但该方法受水质影响较大，其灵敏度不高；终点显色法LAL试验是一种定量终点检测法，若样品中含有内毒素，则内毒素可激活一种酶使显色底物分解，显现出黄色在405～410nm波长范围内测定出样品的光吸收，此方法对标准曲线的重复性好，对操作手法要求较高；重组因子C(rFC)终点荧光法试验是一种通过单步终点试验测定酶分解荧光底物的定量检测法。该反应的采用波长为380/440nm测试，可根据标准曲线计算出未知试样中的内毒素浓度。该试验的灵敏度范围为0.005-5EU/ml，具有内毒素特异性，可与其他定量LAL试验相媲美。但目前重组C因子试剂盒的成本较高，需要酶标仪配合，也不便于实际环境中大规模开展应用。

另外，也有一些专一性的方法被开发出来，如CN 102692494 B涉及的一种纳米粒径分析仪用于内毒素检测的方法，依据内毒素在水溶液中可团聚成纳米胶粒的特征，利用待测样品中的内毒素粒径计算出样品的内毒素含量。该方法检测速度快，不消耗检测试剂，但需要依赖设备昂贵，体积极大的激光粒度仪，而且对水中多种干扰因素没有屏蔽能力，在实际应用过程中存在诸多问题。另有些方法的探索性研究较多，还未能形成应用，或者不能克服需添加试剂或使用昂贵仪器等缺点，无法实现对样品的直接检测。

基于上述方法中存在的问题，本发明提供了一种通过纳米管膜跨膜压差来测量生化尾水中内毒素的方法。利用该方法，每个样品的检测周期仅需0.5～2分钟，大大缩短了内毒素检测的时间，检测速度快；消耗鲎试剂量极少，可大幅降低内毒素的检测成本、检测方法简便，检测结果较为准确，可靠性高，对生化尾水中内毒素含量具有高度的识别能力和检测精度。

发明内容

本发明是鉴于现有技术中存在的上述问题而做出的，本发明的目的在于提供一种利用纳米管膜压差检测生化尾水中内毒素浓度的方法。