一种细菌用免疫磁珠及其制备方法和应用

本发明涉及生物医药，具体涉及一种细菌用免疫磁珠及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，食物细菌污染、术后细菌感染以及干细胞制剂等医疗用品染菌问题已成为威胁人类生命健康的重要问题。革兰氏阳性菌是细菌的一大种类，金黄色葡萄球菌有“嗜肉菌”的别称，是革兰氏阳性菌的代表，可引起许多严重感染，导致肺炎、伪膜性肠炎、心包炎等，甚至败血症、脓毒症等全身感染。此外，革兰氏阳性菌的代表还有单增李斯特菌和化脓性链球菌等。单增李斯特菌是一种人畜共患病的病原菌，它能引起人畜的李氏菌病，引发败血症和脑膜炎。化脓性链球菌广泛存在于自然界和人及动物粪便和健康人鼻咽部，引起各种化脓性炎症、猩红热、丹毒和新生儿败血症等严重性疾病。细菌的鉴定和杀菌已成为医学诊断、食品安全、环境卫生和药物制剂等方面的关键点。现有技术中，捕获细菌的效率较低，特别是在低浓度或复杂样本中，难以有效捕获目标细菌。许多捕获方法对目标细菌的灵敏度和特异性较低，可能导致漏检或误检，容易捕获非目标微生物或杂质，导致结果不准确。在捕获细菌后，如何高效分离目标细菌仍然是一个挑战；传统的离心和过滤方法可能无法完全分离出纯净的目标细菌。抗生素杀菌或化学消毒剂在使用后可能残留在环境中，对人体和生态环境造成危害。在过去的几十年里，研究人员致力于开发未知菌落复杂样本和细菌浓度较低的样本中快速、高效的细菌检测及杀菌方法。

2、免疫磁珠（impeticbead，imb简称磁珠），是近年来发展起来的一项新的免疫学技术，它将固化试剂特有的优点与免疫学反应的高度特异性结合于一体，以免疫学为基础，渗透到病理、生理、药理、微生物、生化以及分子遗传学等各个领域。通过对免疫磁珠的定向修饰形成核壳结构，这样在外加磁场的吸引下可做定向移动，从而达到分离，检测，纯化基因、蛋白质、细胞、微生物等的目的。因此免疫磁珠主要应用于基因纯化、蛋白质纯化、细胞纯化、微生物富集，但目前还未有具有杀菌作用的免疫磁珠。由于免疫磁珠的磁性赋予其易分离（捕获）和富集的能力，所以如果将免疫磁珠用于捕获细菌，就能方便分离出目标细菌，然后再赋予免疫磁珠杀菌功能，这样就能有效杀灭分离出的目标细菌，从而实现在复杂样本中分离目标细菌和杀菌，具有很好的应用前景。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种细菌用免疫磁珠及其制备方法和应用。本发明通过激光轰击制备bi-bfo@fe3o4磁珠，然后负载万古霉素，利用万古霉素捕获细菌。本发明制备的细菌用免疫磁珠可实现目标细菌从样本中分离、富集，然后通过bi-bfo的作用进行光催化杀菌。使磁珠实现细菌捕获、分离、富集和光催化杀菌四合一的作用，具有广泛的应用前景。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供一种细菌用免疫磁珠，所述免疫磁珠包括具有光催化性的fe3o4磁珠，所述具有光催化性的fe3o4磁珠上负载抗菌肽；所述具有光催化性的fe3o4磁珠为铋-金属铋盐@fe3o4异质结磁珠；所述铋-金属铋盐@fe3o4异质结磁珠为bi-bfo@fe3o4磁珠。

4、优选的，所述抗菌肽为万古霉素；所述具有光催化性的fe3o4磁珠的粒径为60~100nm。

5、本发明的第二方面，提供细菌用免疫磁珠的制备方法，包括以下步骤：

6、（1）将铋盐、fe3o4磁珠分散于乙二醇中，室温下搅拌，开启激光对fe3o4进行轰击，轰击完毕进行离心、洗涤、烘干，得到bi-bfo@fe3o4磁珠；

7、（2）对bi-bfo@fe3o4磁珠进行羧基化处理，得到羧基化bi-bfo@fe3o4磁珠；加入偶联剂，将抗菌肽与羧基化bi-bfo@fe3o4磁珠偶联，得到细菌用免疫磁珠。

8、优选的，步骤（1）中，所述铋盐为硝酸铋；所述铋盐为硝酸铋；所述硝酸铋、乙二醇和fe3o4磁珠的加入量之比为1.2~1.7 g：20~40 ml：1.0~1.5 g。

9、优选的，步骤（1）中，所述搅拌的时间为80~120 min；所述激光轰击的参数为：波长1064 nm，能量10~20 w，扫速为10~500 mm s–1。

10、优选的，步骤（2）中，所述羧基化处理为：

11、将bi-bfo@fe3o4磁珠、2,3二巯基丁二酸和na2co3分散于四氢呋喃和水的混合溶液中，超声处理后依次进行离心、洗涤、冻干，得到羧基化bi-bfo@fe3o4磁珠。

12、优选的，所述bi-bfo@fe3o4磁珠、2,3二巯基丁二酸和na2co3的质量比为1.0~1.5：1.5~2.0：0.75~1.5；所述超声处理的时间为30~50 min。

13、优选的，步骤（2）中，所述偶联剂为n-羟基琥珀酰亚胺和1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺；所述抗菌肽为万古霉素。

14、优选的，所述羧基化bi-bfo@fe3o4磁珠、n-羟基琥珀酰亚胺、1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺、聚乙烯吡咯烷酮和万古霉素的质量比为1.0~1.5：0.2~0.4：0.5~1.0：0.1~0.3：0.3~0.5。

15、本发明的第三方面，提供细菌用免疫磁珠在捕获、分离、富集并光催化杀灭细菌中的应用。

16、本发明的有益效果：

17、（1）本发明通过激光轰击制备bi-bfo@fe3o4磁珠，然后负载万古霉素，利用万古霉素捕获细菌，利用细菌用免疫磁珠实现目标细菌从样本中分离、富集，然后通过bi-bfo的作用进行光催化杀菌。使磁珠实现细菌捕获、分离、富集和光催化杀菌四合一的作用，具有广泛的应用前景。除万古素外，还可以负载其他抗菌肽以捕获特定细菌。

18、（2）本发明通过激光轰击fe3o4磁珠制备bi-bfo@fe3o4异质结（磁珠），提高了异质结中铋的含量，利用异质结调控能级带隙，提高光生电子空穴的分离效率，改善其光催化性能，产生活性氧。因此，利用激光处理进一步提高了光催化材料的杀菌能力，使免疫磁珠在可见光条件下具有高效的光催化杀菌能力。

19、（3）本发明的制备方法高效、选择性强、操作简便且成本适中，制备的免疫磁珠够在复杂样本中实现高效捕获和分离，提高细菌检测的灵敏度。光催化杀菌技术成本低、环保、高效，可应对不同应用场景，具有很强的实用性。

技术特征：

1.一种细菌用免疫磁珠，其特征在于，所述免疫磁珠包括具有光催化性的fe3o4磁珠，所述具有光催化性的fe3o4磁珠上负载抗菌肽；所述具有光催化性的fe3o4磁珠为铋-金属铋盐@fe3o4异质结磁珠；所述铋-金属铋盐@fe3o4异质结磁珠为bi-bfo@fe3o4磁珠。

2.根据权利要求1所述的细菌用免疫磁珠，其特征在于，所述抗菌肽为万古霉素；所述具有光催化性的fe3o4磁珠的粒径为60~100 nm。

3.权利要求1或2所述的细菌用免疫磁珠的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述铋盐为硝酸铋；所述硝酸铋、乙二醇和fe3o4磁珠的加入量之比为1.2~1.7 g：20~40 ml：1.0~1.5 g。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述搅拌的时间为80~120min；所述激光轰击的参数为：波长1064 nm，能量10~20 w，扫速为10~500 mm s–1。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述羧基化处理为：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述bi-bfo@fe3o4磁珠、2,3二巯基丁二酸和na2co3的质量比为1.0~1.5：1.5~2.0：0.75~1.5；所述超声处理的时间为30~50 min。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述偶联剂为n-羟基琥珀酰亚胺和1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺；所述抗菌肽为万古霉素。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述羧基化bi-bfo@fe3o4磁珠、n-羟基琥珀酰亚胺、1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺、聚乙烯吡咯烷酮和万古霉素的质量比为1.0~1.5：0.2~0.4：0.5~1.0：0.1~0.3：0.3~0.5。

10.权利要求1或2所述的细菌用免疫磁珠在捕获、分离、富集并光催化杀灭细菌中的应用。

技术总结本发明公开了一种细菌用免疫磁珠及其制备方法和应用，属于生物医药技术领域。所述免疫磁珠包括具有光催化性的Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;磁珠，所述具有光催化性的Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;磁珠上负载抗菌肽；所述具有光催化性的Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;磁珠为铋‑金属铋盐@Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;异质结。所述抗菌肽为万古霉素；所述铋‑金属铋盐@Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;异质结为Bi‑BFO@Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;磁珠。本发明通过激光轰击制备Bi‑BFO@Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;磁珠，然后负载万古霉素，利用万古霉素捕获细菌，利用Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;磁珠实现目标细菌从样本中分离、富集，然后通过Bi‑BFO的作用进行光催化杀菌。使细菌用免疫磁珠实现细菌捕获、分离、富集和光催化杀菌四合一的作用，具有广泛的应用前景。技术研发人员：周伟家,侯莹,刘晓燕,刘宏受保护的技术使用者：济南大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4