一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器及其检测方法

本发明涉及细菌鉴别，尤其涉及一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器及其检测方法。

背景技术：

1、细菌感染一直是临床重点关注问题，目前，临床上最常用的细菌检测方法是培养基培养。此方法虽然是细菌检测的金标准，但检测过程操作繁琐，需消耗大量的时间。比如弯曲杆菌，需要4-9天才能获得阴性结果，14-16天才能确认阳性结果。

2、聚合酶链式反应(pcr)也在细菌检测中得到了广泛应用。此方法获得检测结果仅需要5至24小时，但样品处理过程繁琐，且需要具有专业背景的人员和昂贵的仪器。

3、此外，基于免疫学的酶联免疫吸附测定(elisa)也被广泛应用于细菌检测。elisa检测方法具有设备经济廉价、特异性强等优点。但是其对未知病原菌的检测能力较差，且特异性易受到来自抗体的干扰，影响其检测灵敏度。

4、因此，开发一种快速简单地同时鉴别多种细菌的平台成为当前的挑战。

5、基于阵列的传感方法主要是通过对分析物的整体特征进行区分从而实现检测的目的，可以替代传统的依赖于特异识别作用的“锁-钥匙”检测方法用于生物分析领域。传感器阵列中一系列的识别单元与每一个待分析物之间的相互作用会产生针对该分析物的特征信号指纹图案，从而实现对待分析物的识别和分类。这种特殊的检测方法类似于哺乳动物的嗅觉，因此也称为“化学鼻子或舌头”检测方法。它是分析不同样品，复杂样品混合物，甚至是生物基质中待分析样品之间细微差异的有效方法。因此，即使没有任何特定化学或生物靶标的预先知识，基于阵列的“化学鼻子”方法也可用于检测和鉴别细菌。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器及其检测方法，采用的传感器阵列制备方法简单，成本低，需要的样品量小；传感器阵列能达到100％的细菌鉴别精确度；检测周期短，可控性强；所用仪器简单，结果判定直观。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器，包括与不同菌种间结合力不同的胱胺修饰银纳米粒子、戊二醛修饰银纳米粒子、万古霉素修饰银纳米粒子、半乳糖修饰银纳米粒子、免疫球蛋白修饰银纳米粒子、溶菌酶修饰银纳米粒子。

3、一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器的检测方法，基于上述的电化学阵列传感器进行，利用不同菌种与电化学阵列传感器中不同银纳米粒子的结合力不同从而产生不同的电信号的特点对菌种进行区分和鉴别；

4、电信号的获取方法包括如下步骤：

5、s1、将需鉴别菌液与电极共孵育，将细菌吸附于电极导电侧表面，得到吸附细菌的电极；

6、s2、将吸附细菌的电极与电化学阵列传感器共孵育，使细菌与电化学阵列传感器结合，得到工作电极；

7、s3、工作电极浸入电解质溶液中，采用三电极测试体系在电化学工作站进行线性扫描伏安测量，得到电化学阵列传感器中不同银纳米粒子的氧化电流值。

8、优选地，电极为氨基化及醛基化的改性氧化铟锡导电玻璃。

9、优选地，步骤s1中需鉴别菌液与电极共孵育的具体步骤包括：在改性氧化铟锡导电玻璃表面用耐高温胶带固定出1cm×0.5cm的电极面积，将100μl od600＝0.1细菌悬液滴在改性氧化铟锡导电玻璃导电侧表面，吸附1h后用pbs溶液清洗改性氧化铟锡导电玻璃表面，得到吸附细菌的改性氧化铟锡导电玻璃。

10、优选地，步骤s2中，吸附细菌的改性氧化铟锡导电玻璃与100μl六种银纳米探针分别共孵育1h，孵育结束后用pbs溶液清洗。

11、优选地，步骤s3中，三电极测试体系中对电极为铂丝，参比电极为饱和甘汞电极，电解质溶液为含有0.1m nacl和0.1m nano3的水溶液，扫描范围0-0.6v，扫描扫速为100mv/s。

12、优选地，根据不同细菌与电化学阵列传感器中不同银纳米粒子结合得到的氧化电流值进行菌种区分与鉴别；

13、若区分n种细菌，平行测量5次，所有细菌将获得一个6×n×5的数据阵列，对获得的数据阵列进行线性判别分析lda，每一种细菌在二维lda图上显示为互不重叠的簇。

14、本发明一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器及其检测方法，具有以下有益效果：

15、(1)本发明采用的传感器阵列制备方法简单，成本低，需要的样品量小；

16、(2)本发明中的传感器阵列能达到100％的细菌鉴定准确度；

17、(3)本发明可以同时检测区分多种细菌；

18、(4)本发明的检测周期短，可控性强；

19、(5)本发明所用仪器简单，结果判定直观。

20、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器，其特征在于：包括与不同菌种间结合力不同的胱胺修饰银纳米粒子、戊二醛修饰银纳米粒子、万古霉素修饰银纳米粒子、半乳糖修饰银纳米粒子、免疫球蛋白修饰银纳米粒子、溶菌酶修饰银纳米粒子。

2.一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器的检测方法，其特征在于，基于权利要求1中的电化学阵列传感器进行，利用不同菌种与电化学阵列传感器中不同银纳米粒子的结合力不同从而产生不同的电信号的特点对菌种进行区分和鉴别；

3.根据权利要求2所述的一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器的检测方法，其特征在于，电极为氨基化及醛基化的改性氧化铟锡导电玻璃。

4.根据权利要求3所述的一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器的检测方法，其特征在于，步骤s1中需鉴别菌液与电极共孵育的具体步骤包括：在改性氧化铟锡导电玻璃表面用耐高温胶带固定出1cm×0.5cm的电极面积，将100μl od600＝0.1细菌悬液滴在改性氧化铟锡导电玻璃导电侧表面，吸附1h后用pbs溶液清洗改性氧化铟锡导电玻璃表面，得到吸附细菌的改性氧化铟锡导电玻璃。

5.根据权利要求3所述的一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器的检测方法，其特征在于，步骤s2中，吸附细菌的改性氧化铟锡导电玻璃与100μl六种银纳米探针分别共孵育1h，孵育结束后用pbs溶液清洗。

6.根据权利要求2所述的一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器的检测方法，其特征在于，步骤s3中，三电极测试体系中对电极为铂丝，参比电极为饱和甘汞电极，电解质溶液为含有0.1mnacl和0.1mnano3的水溶液，扫描范围0-0.6v，扫描扫速为100mv/s。

7.根据权利要求2所述的一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器的检测方法，其特征在于：

技术总结本发明公开了一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器及其检测方法，涉及细菌鉴别技术领域。电化学阵列传感器由6种不同修饰银纳米粒子组成，利用不同细菌种类对此6种银纳米粒子的结合力不同，产生不同大小的电化学信号，并使用线性判别分析电化学数据，创建不同的响应模式，实现对不同细菌的区分和鉴别。本发明一种用于细菌快速鉴别的电化学阵列传感器及其检测方法，制备方法简单，其检测具有准确度高、周期短、可控性强、所用仪器简单、结果判定直观的特点。技术研发人员：葛海燕,李莉,王晓鹏,王仁亮受保护的技术使用者：山东第一医科大学（山东省医学科学院）技术研发日：技术公布日：2024/11/4