一種磁性富集材料、水體細菌檢測試劑盒及應用制造技術

本公開屬于細菌檢測技術領域，具體涉及一種磁性富集材料、水體細菌檢測試劑盒及應用。本公開提供了一種磁性溫敏富集材料，采用熱敏聚合物聚(N?異丙基異丙烯酰)及刀豆球蛋白A對磁性四氧化三鐵納米顆粒進行修飾，該富集材料通過刀豆球蛋白A對細菌的親和性實現對水體環境中細菌的吸附作用，通過熱敏聚合物的升溫相變實現細菌的脫離。本公開還提供了一種包括上述磁性溫敏富集材料的試劑盒，還包括對解吸附后的細菌進行顯色的試劑。該試劑盒可以實現對水體中細菌的可視化檢測，如果顏色溶液發生變化則證明有細菌，并且顏色變化的速度與細菌濃度呈正比。該試劑盒檢測速度快，靈敏度高，可應用于水質監測、水污染防治，災后疫情防控等領域。

A magnetic enrichment material, water bacteria detection kit and its application

【技術實現步驟摘要】
一種磁性富集材料、水體細菌檢測試劑盒及應用
本公開屬于細菌檢測
，具體涉及一種磁性溫敏富集材料，包括該富集材料的水體細菌檢測試劑盒以及在水體環境監測及水污染防治領域的應用。
技術介紹
公開該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在增加對本公開的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。細菌是一類重要的病原體，它們侵入機體后會分泌產生大量的生物毒素，從而破壞機體的結構和功能，造成宿主感染，引發諸如腸胃炎、肺炎、膿毒癥等多種疾病。近年來，隨著水污染問題的逐步加重，由水體病原細菌引起的感染疾病已成為危害人民身體健康的重要因素，引起了社會的廣泛關注。因此為實現水體質量快速檢測，更好地保障社會公共健康和避免經濟損失，研究水體細菌的快速分析檢測技術具有非常重要的意義。目前市場上細菌的檢測技術主要有細菌培養法和聚合酶鏈式反應(PCR)法。這兩種方法都存在著各自的優缺點。細菌培養法是目前檢測細菌最常用的分析方法，但是細菌培養法的耗時較長(幾天時間)、且操作繁瑣、靈敏度低、穩定性差，尤其是較長的培養時間給實際水體質量檢測工作帶來了嚴重不便。PCR法具有靈敏度高、準確性好等優點，且可以同時測定多種細菌。但PCR法的成本及技術水平要求高，且操作繁瑣，需經過細菌裂解、核酸提取及擴增等多個步驟。另外，雖然相比傳統的細菌培養法，PCR法已大大縮短了細菌的檢測周期(3.5-10小時)，但還是難以滿足實際現場快速檢測的需求。由于水體環境中細菌的數量比較低(通常在痕量級別1-100CFU/mL)，因此如能進一步提高細菌的檢測靈敏度，將會對實際水體質量的檢測工作大有幫助。
技術實現思路
基于上述研究背景，專利技術人認為，建立一種簡便的、靈敏度較高的水體細菌現場快速檢測技術非常重要和迫切。基于該技術目的，本公開針對水體中細菌的富集和檢測技術進行了研究，提供了一種吸附效率更高，更適應于現場快速檢測的方法。基于上述研究背景，本公開提供以下技術方案：本公開第一方面，提供一種磁性溫敏富集納米材料，所述納米材料采用熱敏性聚合物對磁性四氧化三鐵納米材料進行功能化修飾，并在熱敏聚合物表面偶聯細菌特異性分子。在莊孟瑤的研究中，提供了一種刀豆蛋白A功能化的磁性四氧化三鐵納米材料，在納米載體表面包裹油酸對磁性四氧化三鐵納米粒子進行保護，再通過多巴胺自聚-氧化作用對復合載體進行表面修飾，該復合載體可通過刀豆蛋白A與細菌表面的甘露糖組分進行特異性識別，從而實現對細菌的吸附作用。本公開提供了一種性能更優的富集材料，采用熱敏性聚合物聚(N-異丙基異丙烯酰)作為磁性四氧化三鐵的表面修飾，該聚合物首先能夠為刀豆蛋白A的附著提供更多的位點，大大提高了對細菌特異性分子(如刀豆蛋白A)的承載能力，提高了對細菌的捕獲能力；其次，在磁性四氧化三鐵表面附著聚合物能夠提高納米顆粒的穩定性，而聚合物表面的刀豆蛋白A則能夠對熱敏聚合物起到保護作用，提高整體的穩定性。優選的，所述熱敏聚合物為聚(N-異丙基異丙烯酰)。優選的，所述細菌特異性分子為抗生素或刀豆蛋白A。本公開第二方面，提供一種磁性溫敏富集納米材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：向Fe3O4磁性納米粒中加入聚(N-異丙基丙烯酰胺)保護的Fe3O4，再依次加入二琥珀酰亞胺基碳酸酯溶液及刀豆蛋白溶液使其分散均勻既得。優選的，所述Fe3O4磁性納米粒的制備方法如下：將Fe3O4分散至乙醇中，離心去除上清液后加入四甲基氫氧化銨溶液再次分散均勻，再加入異丙醇離心除去上清得到所述Fe3O4磁性納米粒。優選的，所述二琥珀酰亞胺基碳酸酯溶液為N,N’-二琥珀酰亞胺基碳酸酯的乙腈溶液。優選的，所述刀豆蛋白溶液為刀豆蛋白A的PBS緩沖溶液。本公開第三方面，提供第一方面所述磁性溫敏富集納米材料在制備水體細菌檢測制劑中的應用。該富集材料采用磁性四氧化三鐵納米材料，投入水體環境中后可以通過磁鐵方面的回收；通過熱敏聚合物連接納米顆粒及刀豆蛋白A，可以通過調節洗脫液的溫度方便的實現細菌的解離，無需額外的解吸附操作。并且熱敏聚合物表面具有豐富的結合位點用以承載刀豆蛋白A，大大提高了對細菌的捕獲能力，提高檢測靈敏度。本公開第四方面，提供一種水體細菌檢測試劑盒，所述試劑盒包括第一方面所述磁性溫敏富集納米材料。優選的，所述試劑盒還包括洗脫液及顯色液。進一步優選的，所述洗脫液為PBS緩沖液，緩沖液中還包括磷酸氫根離子，及氯離子。在一些具體的實施例中，所述洗脫液中包括PBS、Na2HPO4、NaCl、KH2PO4、KCl。在一些具體的實施例中，所述洗脫液為經滅菌處理的試劑。進一步優選的，所述顯色液中包括顯色劑C1、顯色劑C2及含銅離子試劑；所述顯色劑C1為炔基(SH-ALK)修飾的金納米顆粒，所述顯色劑C2為疊氮基團(SH-N3)修飾的金納米顆粒。金納米顆粒分別進行炔基及疊氮基團功能化修飾，利用細菌還原Cu2+引發點擊反應的策略，促使炔基及疊氮基團修飾的金納米顆粒間發生交聯團聚，進而通過納米金溶液顏色的變化(由紅到灰)實現對水體細菌的高特異性現場快速檢測。進一步優選的，所述洗脫液的工作溫度為-2～2℃。本公開提供的試劑盒，通過富集材料捕獲水體環境中的細菌，通過調節洗脫液加入的溫度實現細菌與納米材料的脫離，經本公開驗證，洗脫液加入待測液體的時的溫度，即工作溫度，優選為-2～2℃，低溫狀態下聚合物可通過溶脹作用從磁性納米材料表面脫離，實現菌體的脫附，其中，最適宜的工作溫度為0℃。本公開第五方面，提供一種對水體中細菌進行檢測的方法，所述方法包括以下步驟：(1)將第一方面所述磁性溫敏富集納米材料加入待測水體中，震蕩一段時間使所述納米材料中分析吸附水體中的細菌；(2)通過磁鐵固體磁性溫敏富集材料，去除液體部分；(3)向步驟(2)中得到的磁性溫敏富集材料中加入工作溫度的洗脫液后震蕩，之后獲取液體部分；(4)向步驟(3)中得到的液體部分中加入顯色劑，觀察其顏色變化并測試紫外光譜。本公開第六方面，提供第一方面所述磁性溫敏富集納米材料及第四方面所述水體細菌檢測試劑盒在水體監測領域的應用。與現有技術相比，本公開的有益效果是：1.本公開為了提高水體中細菌檢測的靈敏度和速度，對細菌富集技術進行了深入研究，提供了一種富集效率更高的吸附材料，以磁性納米材料作為載體，通過熱敏聚合物可以方便的實現細菌的吸附和脫離，并且為細菌吸附因子提供更為豐富的結合位點。2.本公開還提供了一種用于水體中細菌檢測的試劑盒，所述試劑盒中包括富集材料、洗脫液及顯色液。基于上述磁性溫敏富集納米材料，本公開以磁性納米材料作為載體，可以通過磁鐵將納米材料進行方便的固定，并且通過調整洗脫液的工作溫度即可實現細菌的快速脫附，通過可視化觀察試劑的顏色變化即可方便的確定水中細菌的濃度，尤其適用于現場辦公的檢測要求。附圖說明構成本公開的一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種磁性溫敏富集納米材料，其特征在于，所述納米材料采用熱敏性聚合物對磁性四氧化三鐵納米材料進行功能化修飾，并在熱敏聚合物表面偶聯細菌特異性分子。/n

【技術特征摘要】
1.一種磁性溫敏富集納米材料，其特征在于，所述納米材料采用熱敏性聚合物對磁性四氧化三鐵納米材料進行功能化修飾，并在熱敏聚合物表面偶聯細菌特異性分子。


2.如權利要求1所述磁性溫敏富集納米材料，其特征在于，所述熱敏聚合物為聚(N-異丙基異丙烯酰)。


3.如權利要求1所述磁性溫敏富集納米材料，其特征在于，所述細菌特異性分子為抗生素或刀豆蛋白A。


4.一種磁性溫敏富集納米材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：向Fe3O4磁性納米粒中加入聚(N-異丙基丙烯酰胺)保護的Fe3O4，再依次加入二琥珀酰亞胺基碳酸酯溶液及刀豆蛋白溶液使其分散均勻既得。


5.權利要求1-3任一項所述磁性溫敏富集納米材料在制備水體細菌檢測制劑中的應用。


6.一種水體細菌檢測試劑盒，其特征在于，所述試劑盒包括權利要求1-3任一項所述磁性溫敏富集納米材料。


7.如權利要求6所述水體細菌檢測試劑盒，其特征在于，所述試劑...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊燕美，錢玉珍，代瑩瑩，趙迪，
申請(專利權)人：山東師范大學，
類型：發明
國別省市：山東;37