专利名称：一种用于微生物快速检测的生物传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种生物传感器，尤其是涉及ー种能够快速对微生物的浓度进行检测的生物传感器，属于生物医药技术领域。
背景技术：
近年来，病原微生物引起的食物中毒事件报道均屡见不鲜。据世界卫生组织报道，全球毎年因食源致病菌污染引起的腹泻达数十亿例，引起约170万例15岁以下儿童死亡。美国疾病预防控制中心估计，美国每年因食源性致 病菌引起的病例为330万一 1230万例，死亡人数大于4000例，每年造成的经济损失约65亿ー 349亿美元。在我国，2011年上半年卫生部通过中国疾病预防控制中心网络直报系统共收到全国食物中毒类突发公共卫生事件报告70起，中毒3224人，死亡45人。据统计我国食物中毒事件的30%_90%是由病原菌引起的，占总中毒人数的60%-90%。世界卫生组织根据疾病报告系统估计，发展中国家食源性疾病的漏报率在95 %以上。从目前的统计数字来看，我国毎年食物中毒报告例数约为2 —4万人，但专家估计这个数字尚不到实际人数的I / 10，即我国毎年食物中毒例数为20 —40万人。在食品危害分析关键控制点体系中，微生物检测居重要地位。有效杜绝污染食品进入人类食物链的第一个控制点就是监测，因此食源性病原微生物检测是食源性疾病的预防与控制的关健环节。目前我国已制定相关的食物病原菌检验方法，但检测均采用经典方法，耗时较长，很难满足应急处理快速反应的需要。随着当前食品加工产业的原料来源多元化，产品周转运行快，加快检测速度、增强检测特异性和提高检测灵敏度已成为食品微生物检测的迫切要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供能够对微生物进行快速检测的ー种用于微生物快速检测的生物传感器。本发明的目的是这样实现的一种用于微生物快速检测的生物传感器，所述传感器包含有基底，所述基底上印刷有电极和电极焊盘，所述电极和电极焊盘均设置有ー对，且两个电极分别与一电极焊盘相连，所述电极包含有多个相互嵌套且具有不同直径的导电环，所述导电环均为带有豁ロ的不封闭的环状结构，且相邻导电环之间通过导电条相连，处于最外端的导电环通过导电条与电极焊盘相连，所述电极焊盘与设置于基底ー侧的USB接ロ相电连接，所述两个电极的导电环相互嵌套设置。本发明ー种用于微生物快速检测的生物传感器，多个导电环同心设置，所述导电条沿导电环径向设置并与多个导电环均一次相交，且导电环沿径向设置有ー豁ロ。本发明ー种用于微生物快速检测的生物传感器，一个电极的导电环位于另ー个电极的相邻两个导电环之间。本发明ー种用于微生物快速检测的生物传感器，所述基底的材料为陶瓷、玻璃或石英等材料。
本发明ー种用于微生物快速检测的生物传感器，上述传感器安装于ー检测池内，所述检测池包含有具有通孔的膜、上部密封件和下部密封件，所述膜覆盖于电极上，且膜上的通孔正对电极，所述上部密封件上设置有一上大下小的圆锥台孔，且该圆锥台孔通过膜上的通孔正对电极，所述上部密封件上设置有一与基底相匹配的凹槽，所述上部密封件和下部密封件将基底和USB接ロ压合在一起。本发明ー种用于微生物快速检测的生物传感器，所述膜的材质为聚ニ甲基硅氧烷或其它生物惰性材料。与现有技术相比，本发明的有益效果是
本发明利用丝网印刷技术制作电极，基于化学共价键合法或物理吸附法在电极表面固 定了特异性识别分子(如単/多克隆抗体或抗原、核酸探针、核酸适体等)，制成丝网印刷电极生物传感器，再安装在检测池中，当含有目标物的样品滴入检测池中，电极表面上固定的识别分子将与目标物结合，并产生阻抗信号，阻抗变化与目标物浓度相关，经过与USB接ロ相连的相应检测设备(如阻抗仪、电化学仪、电阻仪等)测量电阻、电容、电感等电信号变化，再对数据进行处理，即可快速准确检测出目标物浓度。
图I为本发明一种用于微生物快速检测的生物传感器的总体结构示意图。图2为本发明一种用于微生物快速检测的生物传感器的总体装配结构示意图。图3为本发明一种用于微生物快速检测的生物传感器的基底的结构示意图。图4为本发明一种用于微生物快速检测的生物传感器的电极的结构示意图。图5为本发明一种用于微生物快速检测的生物传感器的电极的分解示意图。图6为本发明种用于微生物快速检测的生物传感器检测大肠杆菌时大肠杆菌浓度与阻抗之间的对照表。图7为本发明种用于微生物快速检测的生物传感器检测禽流感H5N1病毒时禽流感H5N1病毒浓度与阻抗之间的对照表。其中
基底I、电极2、电极焊盘3、USB接ロ 4、膜5、上部密封件6、下部密封件7 ;
导电条2. I、导电环2. 2 ；
圆锥台孔6. I ；
凹槽7. I。
具体实施例方式參见图f 7，本发明涉及的一种用于微生物快速检测的生物传感器，所述传感器包含有基底1，该基底I的材料为陶瓷、玻璃或石英等材料，所述基底I上通过丝网印刷技术印刷有电极2和电极焊盘3，所述电极2和电极焊盘3均设置有ー对，且两个电极2分别与ー电极焊盘3相连，所述电极2包含有多个相互嵌套且具有不同直径的导电环2. 2，所述导电环2. 2均为带有豁ロ的不封闭的环状结构，且相邻导电环2. 2之间通过导电条2. I相连，处于最外端(直径最大)的导电环2. 2通过导电条2. I与电极焊盘3相连，所述电极焊盘3与设置于基底I ー侧的USB接ロ 4相电连接，(优选的，如图4和图5所示为ー最优化应用示意，多个导电环2. 2同心设置，所述导电条2. I沿导电环2. 2径向设置并与多个导电环2. 2均一次相交，且导电环2. 2沿径向设置有ー豁ロ)，所述两个电极2的导电环2. 2相互嵌套设置，即ー个电极2的导电环2. 2位于另ー个电极2的相邻两个导电环2. 2之间。上述传感器安装于ー检测池内，所述检测池包含有具有通孔的膜5、上部密封件6和下部密封件7，所述膜5覆盖于电极2上，且膜5上的通孔正对电极2，该膜5的材质为聚ニ甲基硅氧烷或其它生物惰性材料，所述上部密封件6上设置有一上大下小的圆锥台孔
6.1，且该圆锥台孔6. I通过膜5上的通孔正对电极2，所述上部密封件6上设置有一与基底I相匹配的凹槽7. 1，所述上部密封件6和下部密封件7将基底I和USB接ロ 4压合在一起，使用时在电极2上固定上特异性识别分子进行检測。下面以大肠杆菌0157 :H7和禽流感H5N1病毒为实例对ー种用于 微生物快速检测 方法进行说明
(I)所述大肠杆菌0157:H7检测方法包含有以下步骤
步骤ー对电极进行清洗，在电极表面滴加50μ 浓度为IM的NaOH溶液，室温孵育5分钟，用MilliQ水冲洗，再用100%的酒精冲洗，并用酒精浸湿的擦镜纸擦拭5 8次，氮气吹干。步骤ニ将电极浸入丙酮配制的2mM DTSP (3, 3’ -Dithiodipropionic aciddi (N-hydroxysuccinimidester))溶液中，室温孵育 3 小时。步骤三分别用丙酮和MilliQ水冲洗电极，氮气吹干，在印刷电极表面滴加50μ 浓度为O. 3 mg/mL的抗体，室温孵育40分钟。步骤四用MilliQ水清洗，氮气吹干，在I mM的铁氰化钾溶液中检测阻抗值Z。(频率为 108. 2Hz)。步骤五用MilliQ水清洗，氮气吹干，在印刷电极表面滴加50μ 浓度分别为102、103、104、105和IO6 cfu/mL的大肠杆菌以及50μ 大肠杆菌稀释液为对照组，室温孵育40分钟。步骤六用MilliQ水清洗，氮气吹干，在I mM的铁氰化钾溶液中检测阻抗值Zs(频率为 108. 2Hz)。步骤七计算阻抗变化差ΛΖ = Zs — Ζ。，结果得到如图6所示，表明本发明在IO3一 106cfu/mL的细菌浓度范围内可以定量检测大肠杆菌0157:Η7，检测限为103cfu/mL。(2)所述禽流感H5N1病毒检测方法包含有以下步骤
步骤ー对电极进行清洗，在电极表面滴加50μ 浓度为IM的NaOH溶液，室温孵育5分钟，用MilliQ水冲洗，再用100%的酒精冲洗，并用酒精浸湿的擦镜纸擦拭5 8次，氮气吹干。步骤ニ 在印刷电极表面滴加50μ 浓度为O. 5 mg/mL的链霉亲和素，室温孵育40分钟。步骤三用MilliQ水冲洗电极，氮气吹干，在印刷电极表面滴加50μ 浓度为22^gZmL的生物素修饰的Η5Ν1核酸适体，室温孵育10分钟。步骤四用MilliQ水清洗，氮气吹干，在10 mM的铁氰化钾溶液中检测阻抗值Zc(频率为531Hz)。步骤五用MilliQ水清洗，氮气吹干，在印刷电极表面滴加50μ 浓度分别为21、22、23和24 HAU的禽流感H5N1病毒，室温孵育35分钟。步骤六用MilliQ水清洗，氮气吹干，在10 mM的铁氰化钾溶液中检测阻抗值Zs(频率为531Hz)。步骤七计算阻抗变化差ΛΖ = Zs — Z。，结果得到如图7所示，表明本发明在21 — 24 HAU的病毒浓度范围内可 以定量检测禽流感H5N1病毒，检测限为21 HAU。
权利要求
1.一种用于微生物快速检测的生物传感器，其特征在于所述传感器包含有基底(I)，所述基底(I)上印刷有电极(2)和电极焊盘(3)，所述电极(2)和电极焊盘(3)均设置有一对，且两个电极(2)分别与ー电极焊盘(3)相连，所述电极(2)包含有多个相互嵌套且具有不同直径的导电环(2. 2)，所述导电环(2. 2)均为带有豁ロ的不封闭的环状结构，且相邻导电环(2. 2)之间通过导电条(2. I)相连，处于最外端的导电环(2. 2)通过导电条(2. I)与电极焊盘(3)相连，所述电极焊盘(3)与设置于基底(I) ー侧的USB接ロ(4)相电连接，所述两个电极(2)的导电环(2. 2)相互嵌套设置。
2.如权利要求I所述ー种用于微生物快速检测的生物传感器，其特征在于多个导电环(2. 2)同心设置，所述导电条(2. I)沿导电环(2. 2)径向设置并与多个导电环(2. 2)均一次相交，且导电环(2. 2)沿径向设置有ー豁ロ。
3.如权利要求I或2所述ー种用于微生物快速检测的生物传感器，其特征在于ー个电极(2)的导电环(2. 2)位于另ー个电极(2)的相邻两个导电环(2. 2)之间。
4.如权利要求I或2所述ー种用于微生物快速检测的生物传感器，其特征在于所述基底(I)的材料为陶瓷、玻璃或石英。
5.如权利要求I或2所述ー种用于微生物快速检测的生物传感器，其特征在于上述传感器安装于ー检测池内，所述检测池包含有具有通孔的膜(5 )、上部密封件(6 )和下部密封件(7)，所述膜(5)覆盖于电极(2)上，且膜(5)上的通孔正对电极(2)，所述上部密封件(6)上设置有一上大下小的圆锥台孔(6. 1)，且该圆锥台孔(6. I)通过膜(5)上的通孔正对电极(2)，所述上部密封件(6)上设置有一与基底(I)相匹配的凹槽(7. I )，所述上部密封件(6)和下部密封件(7)将基底(I)和USB接ロ(4)压合在一起。
6.如权利要求I或2所述ー种用于微生物快速检测的生物传感器，其特征在于所述膜(5)的材质为具有生物惰性的材料。
7.如权利要求6所述ー种用于微生物快速检测的生物传感器，其特征在于所述膜(5)的材质为聚ニ甲基硅氧烷。
全文摘要
本发明涉及一种用于微生物快速检测的生物传感器，所述传感器包含有基底(1)，所述基底(1)上印刷有电极(2)和电极焊盘(3)，所述电极(2)和电极焊盘(3)均设置有一对，且两个电极(2)分别与一电极焊盘(3)相连，所述电极(2)包含有多个相互嵌套且具有不同直径的导电环(2.2)，所述导电环(2.2)均为带有豁口的不封闭的环状结构，且相邻导电环(2.2)之间通过导电条(2.1)相连，处于最外端的导电环(2.2)通过导电条(2.1)与电极焊盘(3)相连，所述两个电极(2)的导电环(2.2)相互嵌套设置。本发明用于微生物快速检测的生物传感器，能够对微生物进行快速检测。
文档编号G01N27/327GK102680531SQ20121015777
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者李延斌, 林建涵, 王蓉晖, 邵先宇 申请人:江阴美英特生物仪器科技有限公司