比色生物传感器、其制备方法及利用其的抗生素敏感性检查方法

本发明涉及比色生物传感器、其制备方法及利用其的抗生素敏感性检查方法。

背景技术：

1、比色生物传感器为可以在细胞水平(cellular level)或生物体内水平(in vivolevel)中利用比色变化或带有荧光的纳米物质的特性检测信号来在数据分析方面提供更方便且有效的信息的物质或装置。

2、作为这样的生物传感器的传感器物质，聚二乙炔(polydiacetylene，pda)具有易于在水溶液相中合成的优点，由于脱氧核糖核酸(dna)、蛋白质、碳水化合物及离子等生物学上重要的目标物质大部分带有亲水性，因此有利于将其用作传感器物质。并且，已知聚二乙炔无需使用附加的溶剂或引发剂，通过紫外线(uv)刺激就变色为蓝色，通过外部的物理、化学、生物学刺激变色为红色。

3、另一方面，用来筛选能够抑制微生物的生长的抗生素的检查称为抗生素敏感性检查，这是选择能够对微生物使用的抗生素种类的直接且重要的检查。并且，在对患者处方适当的抗生素时，可以考虑处方方法及次数、费用、副作用来给出适当处方。在利用敏感性结果的情况下，可以减少凭经验处方抗生素时可能产生的治疗费用增加和保护者的失望感，在获得细菌耐药性和减少并发症的同时提供缩减患者的康复期间的机会。

4、最为普遍的抗生素敏感性检查有圆片扩散法(disk diffusion technique)和肉汤稀释法(broth dilution technique)。然而，这些方法需要经过培养细菌数天并鉴定细菌后测定浊度的过程，这样的过程具有耗时长并需要许多劳动力的缺点。

5、因此，需要开发能够实时测定，缩短时间并减少劳动力来克服现有抗生素敏感性检查法的问题的方法。

6、于是，本发明人制备包含含有的聚二乙炔及水凝胶高分子(海藻酸盐、聚乙二醇二丙烯酸酯(peg-da)等(etc.))的多孔水凝胶结构物以及微生物营养源的比色生物传感器，着眼于将其应用为能够实时测定并能够示出优秀的灵敏度(sensitivity)的微生物检测用比色生物传感器或微生物的抗生素敏感性检查方法，从而完成本发明。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明即考虑上述问题而提出，本发明的目的在于，制备包含含有聚二乙炔及水凝胶高分子(海藻酸盐、聚乙二醇二丙烯酸酯等)的多孔水凝胶结构物以及微生物营养源的比色生物传感器，将其应用于能够实施测定并能够示出优秀的灵敏度的微生物的抗生素敏感性检查方法中。

3、本发明所要解决的问题不限定于上述体积的问题，本发明所属技术领域的普通技术人员可以通过下述记载明确理解未提及的或其他问题。

4、技术方案

5、为了实现上述目的，本发明提供包含由水凝胶高分子与聚二乙炔形成的多孔水凝胶结构物以及微生物营养源(nutrient source)的比色生物传感器。

6、上述微生物营养源可以被封装在上述多孔水凝胶结构物的内部。

7、上述微生物营养源可以以包裹上述多孔水凝胶结构物表面的壳形式形成。

8、上述水凝胶高分子可以为选自由海藻酸盐,琼脂糖、壳聚糖、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯(hema)、聚乙烯醇(pva)及聚丙烯酰胺(pam)组成的组中的一种以上。

9、上述微生物营养源可以为选自由lb(luria-berani broth)肉汤、lb琼脂(agar)培养基、胰蛋白胨大豆肉汤(tryptic soy broth；tsb)培养基、乳酸杆菌(lactobacilli)mrs培养基、r2a培养基(mb-r2230)、m-h(mueller hinton)培养基及包含酪蛋白水解物(casamino acid)的培养基组成的组中的一种以上。

10、上述比色生物传感器可以通过颜色变化来检测微生物。

11、上述微生物可以为选自由细菌(bacterium)、霉菌(fungus)、海藻(alga)、从原生动物(protozoan)及后生动物(metazoan)分离的细胞组成的组中的一种以上。

12、并且，本发明提供抗生素敏感性检查方法，包括在本发明的比色生物传感器及抗生素的存在下培养微生物的步骤。

13、若上述比色生物传感器没有比色变化，则可以判断为上述微生物对上述抗生素具有敏感性，若上述比色生物传感器有比色变化，则可以判断为上述微生物对上述抗生素具有耐药性。

14、并且，本发明提供包含本发明的比色生物传感器及抗生素的抗生素敏感性检查用试剂盒。

15、并且，本发明提供比色生物传感器的制备方法，包括：步骤(a)，获得包含聚二乙炔溶液、水凝胶高分子及微生物营养源的水凝胶前驱液；步骤(b)，向氯化钙溶液滴加上述水凝胶前驱液来获得水凝胶结构物；以及步骤(c)，向上述水凝胶结构物照射200nm至300nm波长的紫外线。

16、上述水凝胶前驱液中的上述水凝胶高分子的浓度可以为1.0％(w/v)至15.0％(w/v)。

17、上述聚二乙炔溶液的浓度可以为0.5mm至5mm。

18、上述氯化钙溶液的浓度可以为0.5％(w/v)至20.0％(w/v)。

19、上述比色生物传感器可以包含由上述水凝胶高分子与聚二乙炔形成的多孔水凝胶结构物及上述微生物营养源，上述微生物营养源可以被封装在上述多孔水凝胶结构物的内部，或者上述微生物营养源可以以包裹上述多孔水凝胶结构物表面的壳形式形成。

20、发明的效果

21、根据本发明，可以制备包含含有聚二乙炔及水凝胶高分子的多孔水凝胶结构物以及微生物营养源的比色生物传感器，可以将其应用于能够实施测定并能够示出优秀的灵敏度的微生物的抗生素敏感性检查方法中。

22、本发明的效果不限定于上述效果，而应理解为包括能够从本发明的详细说明或发明要求保护范围中记载的结构推论的所有效果。

技术特征：

1.一种比色生物传感器，其特征在于，包含：

2.根据权利要求1所述的比色生物传感器，其特征在于，上述微生物营养源被封装在上述多孔水凝胶结构物的内部。

3.根据权利要求1所述的比色生物传感器，其特征在于，上述微生物营养源以包裹上述多孔水凝胶结构物表面的壳形式形成。

4.根据权利要求1所述的比色生物传感器，其特征在于，上述水凝胶高分子为选自由海藻酸盐、琼脂糖、壳聚糖、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙烯醇及聚丙烯酰胺组成的组中的一种以上。

5.根据权利要求1所述的比色生物传感器，其特征在于，上述微生物营养源为选自由lb肉汤、lb琼脂培养基、胰蛋白胨大豆肉汤培养基、乳酸杆菌mrs培养基、r2a培养基、m-h培养基及包含酪蛋白水解物的培养基组成的组中的一种以上。

6.根据权利要求1所述的比色生物传感器，其特征在于，上述比色生物传感器通过颜色变化来检测微生物。

7.根据权利要求1所述的比色生物传感器，其特征在于，上述微生物为选自由细菌、霉菌、海藻、从原生动物及后生动物分离的细胞组成的组中的一种以上。

8.一种抗生素敏感性检查方法，其特征在于，包括在权利要求1至7中任一项所述的比色生物传感器及抗生素的存在下培养微生物的步骤。

9.根据权利要求8所述的抗生素敏感性检查方法，其特征在于，

10.一种抗生素敏感性检查用试剂盒，其特征在于，包含权利要求1至7中任一项所述的比色生物传感器。

11.一种比色生物传感器的制备方法，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的比色生物传感器的制备方法，其特征在于，上述水凝胶前驱液中的上述水凝胶高分子的浓度为1.0％(w/v)至15.0％(w/v)。

13.根据权利要求11所述的比色生物传感器的制备方法，其特征在于，上述聚二乙炔溶液的浓度为0.5mm至5mm。

14.根据权利要求11所述的比色生物传感器的制备方法，其特征在于，上述氯化钙溶液的浓度为0.5％(w/v)至20.0％(w/v)。

15.根据权利要求11所述的比色生物传感器的制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及比色生物传感器、其制备方法及利用其的抗生素敏感性检查方法，更具体地，本发明中可以制备包含含有聚二乙炔与水凝胶高分子(海藻酸盐、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG‑DA)等)的多孔水凝胶结构物以及微生物营养源的比色生物传感器，可以将其应用在能够实施测定并示出优秀的灵敏度(sensitivity)的微生物检测用比色生物传感器或微生物的抗生素敏感性检查方法中。

技术研发人员：全兑焌,金善民,张熙洙,郑优珍,宋瑞允
受保护的技术使用者：仁荷大学校产学协力团
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16