[发明专利]一种基于磁性力构建电化学传感器生物传感元件的方法

权利要求书

1.一种基于磁性力快速构建微生物电化学传感器生物传感元件的方法，其特征在于：利用纳米尺度的磁性颗粒作为电化学活性微生物的载体，将附着在磁性颗粒表面的电化学活性微生物悬浊液加入到电化学系统中，施加特定磁性力驱动磁性颗粒沉积在工作电极表面，由于电化学活性微生物附着在磁性颗粒表面，磁性力同时也驱动了电化学活性微生物移动到工作电极表面；工作电极表面的电化学活性微生物能够与磁性颗粒形成类生物膜状的三维结构，其中磁性颗粒既是三维结构的框架，也固定了微生物；当电化学活性微生物胞外呼吸时，电子被具有良好导电性能的磁性颗粒收集并传递至工作电极，相应地电化学系统产生电流，能够作为微生物电化学传感器；具体步骤为：

(1)利用Luria-Bertani培养基共同培养磁性颗粒与Shewanella oneidensis MR-1，培养方式为好氧培养，环境温度设置为22.0±0.5℃，转速为180RPM，接种量为0.2％的体积比；

(2)培养15h-20h后，与磁性颗粒共同培养的Shewanella oneidensis MR-1已处于对数生长期或稳定期，悬浊液在600nm处吸光度值为1.0-2.0，保存备用；

(3)在洁净工作台中组装电化学系统，电化学系统工作体积为40mL，包含工作电极、对电极、参比电极，其中工作电极为30mm*50mm的碳纤维布，对电极为1mm*37mm的铂丝电极，参比电极为Ag/AgCl电极，脉冲磁场发生器耦合于池身正下方，电化学系统池身为长方形平板结构，池身、池盖均为有机玻璃材质，电化学系统可密封运行；

(4)将三电极连接电化学工作站或恒电位仪；

(5)将与磁性颗粒共同培养的Shewanella oneidensis MR-1悬浊液加入到电化学系统中，然后将等体积的电解液DM加入到电化学系统中，每升电解液DM中包含1g NaHCO3、0.13gKCl、0.027g CaCl2·2H2O、0.2g MgCl2·6H2O、5.85g NaCl和7.2g HEPES；

(6)将工作电极电势设置为0.5V，施加磁场强度为240mT，监测i-t曲线，当生物电信号稳定后，即通过磁性力快速构建了具有电化学活性的生物膜，作为微生物电化学传感器的生物传感元件；

上述磁性颗粒为四氧化三铁，形状为球形，粒径为10nm-100nm。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于,所述悬浊液在600nm处吸光度值为1.0-2.0，包含10mg/L-100mg/L的磁性颗粒，电化学活性微生物处于对数生长期。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于,所述电化学系统采用平板状结构，内部为中空腔室，包括池身、池盖、工作电极、对电极和参比电极，其中池身外长、外宽、外高、壁厚分别为84mm×54mm×12mm×2mm，池盖外长、外宽、外高、壁厚分别为88mm×58mm×5mm×2mm，工作电极为碳纤维布，对电极为铂丝电极，参比电极为Ag/AgCl电极。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于,所述磁性力利用脉冲磁场发生器产生。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于,所述电化学活性微生物胞外呼吸的条件是工作电极电势为0.5V。