[发明专利]一种时间感应传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种时间感应传感器及其制备方法和应用，该传感器包括金黄色葡萄球菌免疫磁珠、Ag@C杂化双极电极生物传感器、阳极发光剂和共反应剂，Ag@C杂化双极电极生物传感器是将银纳米颗粒沉积在BPE的阳极碳膜上形成一层致密的银膜，将BPE的另一极作为阴极。本发明内容还公开了基于所述的时间感应传感器进行快速检测金黄色葡萄球菌的方法。本发明通过监测金黄色葡萄球菌在阴极上孵育前后，阳极发光剂的ECL恢复时间，阴极上金黄色葡萄球菌导致BPE电导率的差异，可以定量检测金黄色葡萄球菌。本发明构建的Ag@C杂化双极电极生物传感器将检测信号从ECL强度尺度扩展到ECL恢复时间尺度，提高了检测的灵敏度和检测范围。

技术领域

本发明属于生物传感技术领域，涉及一种时间感应传感器及其制备方法和应用，具体涉及基于阳极银溶解和阴极氧还原生物催化的金黄色葡萄球菌的时间感应器及其检测方法。

背景技术

近年来，由食源性致病微生物引起的食物中毒已经成为了全球共同关注的食品安全问题。据世界卫生组织(WHO)估计，全球每年接近70％的食源性疾病是由食源性致病菌引起的。食源性致病菌约有几十种，通常易引发食源性疾病的致病菌主要有以下7种：大肠埃希氏菌、沙门氏菌、志贺氏菌、单核细胞增生李斯特氏菌、副溶血性弧菌、溶血性链球菌、金黄色葡萄球菌。其中，金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus，S.aureus)是最常见的食源性病原菌，具有在食物中产生耐热毒素的能力。快速、准确地检测细菌污染是减少这些风险的关键和有效工具。

各种细菌已经被证明具有电活性，为了了解细菌是如何将电子转移到电极上的，人们做了大量的工作，试图破译这种电子转移的可能机制。Li等人提出细菌可以将电子转移到电极上，有效地降低了氧还原的过电位，氧作为有氧呼吸的末端电子受体，随后被还原为水，不会对环境造成危害。微生物与细胞外环境之间的电子交换是Potter在20世纪初首次观察到的，Cournet等人利用铜绿假单胞菌分析了催化还原反应，铜绿假单胞菌会产生一种名为非那嗪的可溶性成分，作为细菌和电极之间的电子穿梭物。尽管这些研究为转导细菌的电催化活性提供了良好的依据，但所有这些研究都是使用昂贵的设备进行评估的，这些设备并不完全满足该领域快速检测的需要。

电致化学发光(ECL)是化学发光和电化学结合的产物，通过施加一定的电压，在电极表面产生一些电生物量，然后这些电生物量通过相互之间或电生物量与系统的某些组分之间的电子转移形成激发态，发光发生在激发态返回基态时。ECL技术被广泛应用于生物分析、发光检测设备和纳米材料等领域。双极电极(BPE)是一种位于溶液中的导体，已广泛应用于基于BPE双极氧化还原反应的敏感生物传感器的开发，它具有工作电极与外部电源无电连接、通过电极阵列进行多重检测等显著优点，近年来备受关注。然而，由于BPE的电化学信号不容易确定，这一缺点限制了它的分析发展。为了克服这一缺点，人们开始将BPE与ECL相结合，将电信号转换为光信号进行检测。ECL和BPE的结合大大减少了信号读取和处理的麻烦。BPE-ECL不仅将BPE表面产生的电流信号转换为更可读的光信号，而且完全不需要电线。细菌鉴定和定量的传统方法包括酶联免疫吸附试验(ELISA)、聚合酶链式反应(PCR)和高效液相色谱法(HPLC)，这些方法存在耗时、费力、检测效率低等缺陷。目前的细菌检测方法，如生物发光法、电化学阻抗光谱生物传感器和电导率生物传感器，主要依靠表面反应。这些方法附着在电极表面上，不显示生物或非生物特性，易受基质影响，产生错误的响应信号。

因此，如果能够开发出一种能够显著减少底物对检测结果的干扰，并能够区分生物或非生物活性的食源性致病菌生物传感器检测技术，这将极大地提高生物传感器的可靠性，使生物传感器技术得到更广泛的实际应用。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供了一种时间感应传感器。

本发明还要解决的技术问题是提供了所述时间感应传感器的制备方法。

本发明最后要解决的技术问题是提供了所述时间感应传感器的应用。