[发明专利]一种基于元素标记激光诱导击穿光谱的细菌快速特异性定量分析方法

说明书

本发明提供了一种基于元素标记激光诱导击穿光谱的细菌快速特异性定量分析方法。首先设计了一段同时含有适配体和聚胸腺嘧啶序列的寡聚核苷酸单链，其中聚胸腺嘧啶可以组装形成铜纳米粒子，适配体序列可以特异性地和待检测细菌结合从而实现元素标记。然后使用修饰了银包金核壳结构纳米粒子的硅纳米线阵列（SiNWs‑Au@Ag）对被标记的细菌进行富集，最后使用LIBS方法对细菌进行定量分析。本发明克服了现有技术中的通过对细菌本身固有元素进行对应检测的LIBS分析方法存在被环境基质干扰的风险，且不具备特异性的缺点，实现了对细菌的快速高效特异性定量分析，选择性和稳定性都很好，应用前景优良。

技术领域

本发明属于细菌检测领域，涉及一种基于元素标记激光诱导击穿光谱的细菌快速检测方法。

背景技术

食品和水中的细菌污染成为全球关注的热点话题，因此科研人员也开发出一系列的细菌检测方法来保障人们的饮食安全。其中传统的方法包括纯培养，酶联免疫吸附试验(ELISA)和聚合酶链式反应(PCR)，它们虽然特异性好，结果可靠，但是也存在耗时费力的缺点，难以满足现代社会高时效性的要求，因此不断有新的细菌快速检测方法被开发出来。然而目前大多数的细菌快速检测方法都聚焦于细菌的鉴别与分类，仍然缺乏一种可以对细菌进行快速特异性定量分析的方法。

随着高灵敏度电感耦合器件的快速发展和高功率激光器的出现，激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,简称LIBS)技术逐渐成为分析化学中的常用技术。LIBS是一种将高功率脉冲激光聚焦到物质表面使其产生等离子体，通过分析等离子体发射光谱中的特征谱线，实现对样品含有的元素进行定性与定量分析的一种原子发射光谱技术。LIBS由于具有分析速度快，多元素检测、样品制备少、现场原位分析等优点，已成为直接检测目标物含有元素类型和含量的一种常用分析技术。而细菌本身具有丰富的矿物离子(例如 Ca、Mg和Na)，通过建立LIBS光谱强度与细菌溶液浓度之间的定量关系，可以达到对细菌进行定量分析的目的。但是这种基于细菌本身固有元素的分析方法存在被环境基质干扰的风险，并且不具备特异性。

因此，提供一种能够避免因细菌本身固有元素容易被环境基质干扰的风险、并且能够利用其特异性进行定量分析的方法，对于细菌快速检测领域具有重要意义。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，实现对细菌的快速特异性定量分析，本发明提供了一种使用细菌本身不含有的元素对其进行标记后，再采用激光诱导击穿光谱进行检测的细菌快速检测方法。本方法首先设计了一段同时含有适配体和聚胸腺嘧啶序列(聚T序列)的寡聚核苷酸单链，其中聚胸腺嘧啶可以组装形成铜纳米粒子，适配体序列可以特异性地和待检测的细菌结合从而实现元素标记；然后使用修饰了银包金核壳结构纳米粒子的硅纳米线阵列SiNWs-Au@Ag对被元素标记的细菌进行富集，最后使用LIBS方法对细菌进行定量分析。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种基于元素标记激光诱导击穿光谱的细菌快速特异性定量分析方法，包括以下步骤：

步骤1：使用金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线SiNWs，并将银包金核壳结构纳米粒子Au@AgNPs修饰到SiNWs，制备得到捕获细菌用的基底SiNWs- Au@Ag；

步骤2：用包含适配体和聚T序列的DNA Apt-T₄₀组装铜纳米粒子，然后通过适配体与细菌之间的特异性识别作用将铜纳米粒子连接到细菌上，制备经元素标记的细菌；

步骤3：用步骤1得到的捕获细菌用的基底SiNWs-Au@Ag来富集步骤2得到的元素标记的细菌；采用LIBS方法对富集后的细菌进行检测分析。