CN102119227A - 用于检测和/或定量测定能够感染预定的细菌宿主菌株的噬菌体的方法和系统，微电子传感器装置在检测所述噬菌体中的应用和微电子传感器在进行所述方法中的应用 - Google Patents
用于检测和/或定量测定能够感染预定的细菌宿主菌株的噬菌体的方法和系统，微电子传感器装置在检测所述噬菌体中的应用和微电子传感器在进行所述方法中的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明要求保护的方法、系统和装置基于测定电极界面中产生的阻抗变化，电极上已粘附有用于检测所需噬菌体的宿主菌株细菌。所述电极-细菌界面中产生的改变是噬菌体对粘附在微电子传感器装置的工作电极表面上的细菌的噬菌作用所致。
Description
本发明涉及用于检测和/或定量测定能够感染预定的细菌宿主菌株的噬菌体的方法和系统，它们基于用电阻抗谱技术测定所分析的介质或溶液的电阻抗。
本发明还涉及用于实施所述方法的微电子传感器装置以及所述微电子传感器装置在检测和/或定量测定所述噬菌体中的应用。
发明背景
噬菌体是感染细菌的病毒，由包裹在蛋白质包衣或“衣壳”中的核酸(DNA或RNA)构成。这些病毒对它们所感染的细菌具有高度特异性，从而可以根据所选的细菌宿主株来检测特定的噬菌体或噬菌体群。
总体来说，噬菌体周期包括4个阶段：在第一个阶段，进行噬菌体-细菌识别并注入噬菌体核酸，所述核酸包含形成新的噬菌体所需的遗传信息。接下来，噬菌体的遗传物质以DNA形式整合到细菌染色体中。一旦整合，宿主细胞的感染可引发两种类型的应答，这取决于所感染的噬菌体类型。因此，我们可以区别温和噬菌体和裂解噬菌体，温和噬菌体可能无限期整合到宿主细胞的基因组中或者直到通过各种因素诱导时才裂解细菌，裂解噬菌体借助于宿主细胞的生物合成机器在培育期后能够复制产生新病毒颗粒所必需的物质，并通过裂解宿主细胞释放到外部。
肠细菌噬菌体的检测和/或定量在水的微生物控制以及测定粪便污染来源中尤为重要。已提出将所述噬菌体作为病毒存在的指标微生物，因为它们具有类似于病毒的行为。存在三类可用作病毒来源粪便污染的指标的肠细菌噬菌体：体大肠杆菌噬菌体(somatic coliphages)、F-特异性RNA噬菌体和感染变形细菌(Bacteroides spp.)的噬菌体。
对其检测和/或定量尤其感兴趣的另一类噬菌体是感染用于制备乳酪或其他发酵乳制品的乳酸菌类型的噬菌体。所述噬菌体严重影响乳酸生产，使乳酸工业遭受大量经济损失。
检测是否存在噬菌体的经典方法基于检测其对宿主细菌的影响。传统上，用双层琼脂培养物定量测定噬菌体，其中将含有某种宿主菌株(根据所定量的噬菌体)和所分析样品的半固体琼脂层沉积到琼脂层上。通过在培育所述宿主菌株后，检测样品中存在的噬菌体或噬菌体群感染和裂解宿主菌产生的裂解区域或噬斑进行噬菌体定量测定。
基于接种琼脂平板的方法的缺点是非常慢，它们需要培育至少24小时。
另一种近期记载的检测噬菌体的方法基于用PCR技术检测所述噬菌体。然而，这些方法也费时费力。
欧洲专利EP0149383和EP0714450揭示了用于检测噬菌体，特别是用于检测乳酸菌噬菌体的其他方法。
专利EP0714450涉及利用酶如荧光素酶催化的酶促反应在裂解后检测生物发光检测细菌的内部组分，而专利IP0149383涉及用pH指示剂检测生长抑制以检测微生物活性。
上述专利中描述的方法存在以下缺点：它们不能检测活性状态下的噬菌体，因而在实践中它们不是非常可靠。另一方面，它们是非常复杂且昂贵的方法，因为它们需要使用大量反应物(reactive)。
西班牙专利申请号200800109(提交申请时未公开)涉及测定生物质浓度的方法和装置，其利用电化学阻抗谱(EIS)技术来确定生物质粘附于某装置的工作电极表面而引起的阻抗信号的变化。
在上述专利申请所述的一个实施方式中，将用来测定界面阻抗的电极集成到平板微电子装置，具体是芯片传感器的基板中，该装置易于浸没到测定生物质浓度的溶液中。
在上述专利申请公开的方法和装置中，根据生物质静电粘附所致的电极-溶液界面的电偶层的电容值变化测定生物质浓度。
已观察到，电极-溶液界面的电偶层的电容变化取决于溶液中的生物质浓度，因此通过相应校正曲线的方式监测所述层的电容变化就能简单而可靠地检测溶液中的生物质浓度。
发明概述
本发明的第一个目的是开发一种根据表面上已经粘附细菌的电极的界面中产生的电阻抗变化来检测和/或定量测定噬菌体的替代方法和系统。
与现有技术方法相比，所述方法和系统的优点是非常简单、廉价且非常可靠。
根据该目的，根据一方面，本发明提供了一种用于检测和/或定量能够感染预定细菌宿主株的噬菌体的方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
a)将至少一种宿主菌株的细菌粘附到包括电阻抗测定元件的装置的工作电极表面上；
b)使所述电极和粘附的细菌接触可能含有噬菌体的待分析材料的溶液；
c)在预定条件下将所述电极与步骤b)的溶液一起培育，如果所述细菌被噬菌体感染，则粘附到电极上的所述细菌被裂解；
d)在步骤c中进行培育的同时，测定溶液电阻抗的变化。
e)e-i)根据所述阻抗值变化，在等效电路中确定电极-细菌界面的电容值变化；或者
e-ii)根据所述阻抗值变化，依据所述宿主菌株在预定频率上测定虚部阻抗分量大小变化值；和
f)通过将所述电容值变化或所述虚部阻抗分量大小变化与溶液的噬菌体浓度相关联的相应校正曲线，以所述电容值变化或所述虚部阻抗分量大小变化确定溶液中是否存在噬菌体或其浓度。
根据同一目的，在第二方面，本发明提供一种用于检测和/或定量测定能够感染预定细菌宿主菌株的噬菌体的系统，其特征是它包括具有至少两个用于进行电阻抗测定的电极的微电子传感器装置、粘附于至少一个所述电极表面的至少一种宿主菌株的细菌、以及处理和控制元件，以便在等效电路中确定电极-细菌界面的电容变化，或者按照所述宿主菌株在预定频率上测定所述虚部阻抗分量大小变化，所述电容变化或所述虚部阻抗分量大小变化是粘附于电极的细菌被噬菌体感染后裂解的结果。
本发明的第二个目的是提供一种微电子传感器装置，其包括至少一对用于测定电阻抗变化的电极。所述传感器装置的特征是，它包括粘附于至少一个所述电极表面的细菌生物膜，所述生物膜的细菌来自易于被对所述菌株有预定特异性的噬菌体感染的至少一种宿主菌株。
最后，本发明的第三个目的是将包括至少一对集成到基板中的电极的微电子传感器装置用于通过电化学阻抗谱法检测和定量测定能够感染预定细菌宿主菌株的噬菌体的应用。
在本发明中，“微电子装置”应理解为平板传感器组件，优选用厚膜或薄膜微电子技术生产。
“生物膜”应理解为微电子装置的工作电极表面上生长的异质细菌集合；优选生长到微电子装置工作电极表面上粘附的表多糖基质内的细菌群落。
发明详述
要求保护的方法和系统基于测定电极界面中产生的阻抗变化，电极上已粘附有用于检测所需噬菌体或噬菌体群的宿主菌株细菌。所述电极-细菌界面中产生的改变是噬菌体对粘附在工作电极表面上的细菌的噬菌作用所致。所述电极属于利用电化学阻抗谱法测定阻抗的微电子传感器装置。
所进行的实验揭示出，粘附于微电子传感器装置的工作电极的细菌被噬菌体裂解时产生可用电阻抗方式实时监测的响应。
具体说，已观察到可通过促进所述细菌裂解的噬菌体的噬菌活性改变粘附细菌的电极界面的电容值。在阻抗谱等效电路中测定的界面电容改变值取决于在电极表面上发生的噬菌活性(裂解)程度，它进而与所分析介质或溶液中的噬菌体浓度成正比。
然而，也观察到可以通过在预定频率上直接检测所述虚部阻抗分量大小改变，更快更简单地监测噬菌体产生的感染。所述虚部阻抗分量与电路阻抗的电容性分量相关，也观察到它在溶液中存在噬菌体的情况下会改变(下降)。
这些事实可用于开发一种检测和/或定量测定噬菌体的高度可靠的系统和方法，因为它能检测活性状态的噬菌体。此外，这是一种非常简单的方法和系统，易于重现和自动化，以便实时监测样品中的噬菌体浓度。另一方面，它的优点包括可用于检测任何基质类型(污水、污水处理厂泥浆、浸出液、生物固体等)中存在的噬菌体。
要求保护的系统和方法都需要使宿主菌株粘附到工作电极的表面上以检测所需噬菌体或噬菌体群。可用不同技术进行所述细菌粘附。
在第一个实施方式中，所述粘附可通过事先吸附能固定细菌的化合物或溶液使工作电极表面功能化来进行。
在另一实施方式中，可通过向装置电极施加电势进行所述吸附，以便促进细菌通过静电吸附作用吸附到工作电极上。
然而，在优选的实施方式中，细菌吸附包括在工作电极表面上形成细菌生物膜，其优选厚度为至少25微米或优选浓度为104PFU/ml(噬斑形成单位)。已验证，所述细菌的厚度或浓度能使该方法具有更高的灵敏度。
生物膜的形成遵循一个特征性过程，该特征性过程开始是细菌粘附于基材的可逆阶段，然后是不可逆的粘附和细菌开始分裂，细菌分裂使生物膜生长和成熟。该过程可凭借电化学阻抗谱技术利用一等效电路进行监测，其中将生物膜电容(Cb)定义为对粘附于界面中电极上的生物膜建模的所述电路的参数或电分量。该生物膜的电容与生物膜的厚度正相关，在生物膜成熟过程中随着生物膜的厚度增加而增加。
有利的是，本发明生物膜的形成包括工作电极接触含有宿主菌株细菌的培养基，和按照所述宿主菌株以预定时间同时极化工作电极。
已观察到，可以在电极培育期间进行所述同时极化以便在数小时内形成致密的生物膜，这对该过程有非常积极的影响。
在包括生物膜形成的优选实施方式中，本发明要求保护一种方法，其中：
-在阶段e-i)中，测定所述界面的电容变化包括测定所述生物膜的电容(Cb)，所述电容是利用所述界面中所述生物膜建模的等效电路的参数。
在e-i)之后，根据所述生物膜的电容(Cb)变化确定是否存在噬菌体或噬菌体浓度，所述电容变化与裂解所致的所述生物膜的劣化有关。
在包括生物膜形成的同一优选实施方式中，本发明要求保护一种系统，其中粘附于所述微电子装置的工作电极的细菌形成所述生物膜的一部分，其中处理和控制元件确定所述生物膜的电容(Cb)变化或所述虚部阻抗分量大小变化，电容变化或所述虚部阻抗分量大小变化与细菌裂解所致的同一生物膜的劣化相关。
所进行的实验揭示出，在微电子传感器装置工作电极上形成的生物膜接触含有噬菌体溶液的样品时，它们促进细菌裂解造成所述生物膜厚度降低，导致与电路电容相关的所述生物膜电容(Cb)改变或所述虚部阻抗分量大小改变。
令人惊讶的是，已观察到生物膜的厚度变化和电容(Cb)变化，或者所述虚部阻抗分量大小变化可能与噬菌体的裂解周期有关，该噬菌体负责清除所述微电子装置表面上粘附的生物膜中的细菌。
如上所述，本发明提供一种非常简单和可靠的系统和方法，根据优选实施方式，其通过检测与所述微电子装置表面上粘附的生物膜劣化有关的阻抗改变检测和定量测定溶液中噬菌体的存在。
如上所述，本发明提供一种微电子传感器装置，其包括至少一对用于测定电阻抗变化的电极，其特征是它包括粘附于至少一个所述电极表面上的细菌生物膜，所述生物膜的细菌属于易于被所述菌株的特异性噬菌体感染的宿主菌株。
有利的是，利用包括生物膜的微电子装置，通过电化学阻抗谱法检测和定量测定能够感染至少一种所述生物膜细菌的宿主菌株的噬菌体。
优选的是，该装置的生物膜的厚度为至少25微米或所述宿主菌株细菌的浓度为至少104PFU/ml(噬斑形成单位)。
所述微电子装置还优选是平板小型化微电子传感器芯片或装置，优选采用薄膜光刻技术制造。
该芯片是高度灵敏的芯片，由于其小尺寸，它能够测定非常少量的样品体积。
要求保护的方法和系统可用于检测任何类型的噬菌体，只要能够得到所述噬菌体对其具有预定特异性的宿主菌株。所述噬菌体可来自各种不同材料的样品：例如，污水处理厂泥浆、浸出液或需要检测噬菌体的其它类型的固体或液体材料。
在水样品的具体情况下，检测噬菌体是尤其感兴趣的，因为它们被认为是存在病毒类粪便污染的指标微生物。
在一个优选实施方式中，本发明涉及检测在水的微生物控制中和/或粪便污染的测定中至关重要的噬菌体，包括例如体大肠杆菌噬菌体、特异性F-RNA噬菌体和感染脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis)的噬菌体。
在其他实施方式中，本发明的噬菌体是感染恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的噬菌体或感染乳酸菌，例如保加利亚乳酸杆菌(Lactobacillus bulgaricus)、乳酸乳杆菌(Lactobacillus lactis)、瑞士乳酸杆菌(Lactobacillus helveticus)、胚芽乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)和嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)的噬菌体。
附图说明
为了更好地理解上述内容，本申请附有附图，其中：
图1显示用于检测噬菌体的微电子传感器装置，特别是阻抗测定传感器芯片的结构示意图。
图2a和2b显示图1芯片的详情，上面生长有恶臭假单胞菌生物膜。图2a显示用噬菌体作用之前具有生物膜的芯片的工作电极表面，而图2b显示用感染恶臭假单胞菌的噬菌体处理后所述电极的同一表面。
图3显示在对照溶液和包含感染恶臭假单胞菌的噬菌体的溶液中，图1所示芯片上生长的生物膜的电容(Cb)演变。
图4显示用于对界面中的生物膜电容(Cb)建模的等效电路。
优选实施方式
下面描述用于检测感染恶臭假单胞菌的噬菌体的本发明方法和系统的第一个实施方式。
所用的微电子装置是传感器芯片1，如图1所示，在单块基板上集成工作电极2和两个反电极3，它们都是铂微片形式。
如发明详述部分所述，要求保护的方法和系统基于测定电极界面中产生的阻抗变化，所述电极上已粘附有宿主菌株细菌以检测所需噬菌体或噬菌体群。
在所描述的实施方式中，已通过形成恶臭假单胞菌生物膜4将细菌粘附于图1芯片1的表面上。图2a显示图1传感器芯片的详情，上面生长有所述生物膜4。
为了形成上述生物膜4，在搅拌和不断通气的情况下将传感器芯片1本身引入含有受控极限培养基(AB极限培养基)培养的指数生长期恶臭假单胞菌培养物的反应器中。在该反应器中，将芯片1培育5年时间。然后，芯片1上形成的生物膜4具有图2a所示的外观。
由以下溶液的混合物制备AB极限培养基的组合物和方法详述见下：
○875ml无菌蒸馏水
○100ml A溶液
○25ml B溶液
○10ml 20％葡萄糖(20g/100ml蒸馏水)
A溶液在1,000ml蒸馏水中包含：
○(NH4)SO4：20g
○Na2HPO4：73.1g
○KH2PO4：78.5g
○NaCl：30.0g
○NaSO4：0.11g
B溶液包含以下组分，将它们单独高压灭菌后混合在一起：
○16g MgCl2.6H2O，溶于500ml蒸馏水
○0.58g CaCl2，溶于250mg蒸馏水
○0.032g FeCl3.6H2O，溶于250ml蒸馏水
一旦在芯片1上形成生物膜4后，将所述芯片1引入含有108(PFU/ml)(噬斑形成单位)噬菌体悬液的溶液中。用0.5ml含噬菌体的污水样品接种4.5ml所述极限AB培养基后获得该溶液。
接下来，将包含芯片1的上述溶液于37℃培育24小时。在培育过程中测定电阻抗，以监测生物膜4的劣化。
通过电化学阻抗谱法、应用以下测定条件测定该阻抗：
■温度：37℃
■培养基：AB极限培养基，组成同上
■开路DC电势：+0.26±0.5V
■AC电势：25mV
■频率范围：10Hz-100KHz
在该电环境中，粘附在芯片1表面上的生物膜4的表现类似于介电材料，其在阻抗谱等效电路中被模拟成生物膜电容(Cb)。生物膜4电容(Cb)确定的公式如下：
其中ε0是真空中电容率的系数，ε生物膜是生物膜的电容率；A是生物膜涂层的面积，d是生物膜的厚度。
图4显示上述等效电路，其中除生物膜电容(Cb)外，还定义了以下参数：
■Cr：与上述电极相关的电容。
■Rs：溶液电阻。
■Rb：生物膜4电阻。
■Cc：界面的电双层的电容。
■Rc：负荷转移电阻。
如本发明说明书所述，生物膜4接触噬菌体作用产生可根据等效电路参数变化，即根据所述生物膜4的电容变化进行阻抗测定的响应。
图3显示在对照溶液和包含感染恶臭假单胞菌的噬菌体的污水样品溶液中，沉积在传感器芯片1上的生物膜4的电容(Cb)随时间的变化。
在所述图3中，可观察到将芯片1在含有噬菌体的溶液中培育6小时后生物膜4电容(Cb)降低(与对照溶液相比降低8％)。然而，将芯片1放置在不含噬菌体的对照溶液中处理时，电容(Cb)保持不变。
如本发明说明书所述，所进行的实验证明生物膜4电容(Cb)改变与相同生物膜4的厚度变化有关，正如用共聚焦激光显微镜观察到的那样。这两个参数的变化与负责去除生物膜4中的细菌的噬菌体的裂解周期相关联。
在所述实施方式中，测定已接触噬菌体作用的芯片1中所述生物膜4的厚度，检测到所述生物膜的厚度下降约50％，但细菌总地减少(UFC/ml)(集落形成单位)约20％，可能是由于只有细菌密度较低的生物膜外层才能被噬菌体感染。
将反映生物膜4厚度降低的这些测量值与噬菌体存在所致的生物膜电容(Cb)降低相关联，如图3所示。
通过响应校正曲线，按照生物膜电容(Cb)值的变化测定待分析溶液中的噬菌体浓度，所述校正曲线在工作范围内将所述电容(Cb)值变化与溶液的浓度相关联。
接下来描述用于检测感染大肠杆菌(Escherichia coli)的噬菌体的本发明方法和系统的第二个实施方式。
在第二个实施方式中，所用的微电子装置是与图1中相同的传感器芯片1，在该实施方式中芯片1上形成厚度为30微米和细菌浓度为105PFU/ml的生物膜。
为了快速形成具有上述厚度和细菌浓度的致密生物膜，在搅拌和不断通气的情况下将传感器芯片1本身引入含有受控极限培养基(AB极限培养基)培养的指数期大肠杆菌培养物的生物反应器中。在该生物反应器中处理所述传感器3分钟后，通过持续10秒的脉冲串施加3伏特电压极化工作微电极，以便对芯片1进行强化培育。在这些条件下，获得具有上述特征的生物膜。该生物膜与自发培育数天的正常生物膜(如图2a所示)外观相同。
一旦芯片1上形成生物膜4后，按照与第一个实施方式中相同的感染方案，将具有生物膜的芯片引入含有108(PFU/ml)(噬斑形成单位)噬菌体悬液的溶液中。接下来，将包含该芯片的上述溶液于37℃培育6小时。在培育过程中测定电化学阻抗，以监测生物膜的劣化。
正如第一个实施方式中的情况，该生物膜接触噬菌体作用产生可根据用界面中生物膜建模的等效电路的参数变化，即根据所述生物膜的电容(Cb)变化进行阻抗测定的响应。
表1显示在第二个实施方式中获得的两种噬菌体类型的结果，这两种噬菌体类型能够感染微芯片上产生的大肠杆菌生物膜。结果表示为所述生物膜的电容降低百分数。
表1.-培育2小时和6小时后噬菌体作用所致的生物膜电容降低百分数。
如上表所示，就大肠杆菌的噬菌体A而言，培育6小时后生物膜的电容信号降低24％，而就噬菌体B而言降低19％。
在第二个实施方式中，结果表明形成厚度为30微米和104UFC/ml的致密生物膜能使所述方法具有更高的灵敏度。可通过同时极化工作电极对该芯片进行强化培育，从而快速(数小时)形成所述致密生物膜。
如本发明说明书所述，该生物膜接触噬菌体作用产生可根据特定频率上获得的所述虚部阻抗分量(Zi)的大小变化测定阻抗的响应。
下面描述用于检测感染大肠杆菌的噬菌体的本发明方法和系统的第三个实施方式的结果，其中根据所述虚部阻抗分量大小变化检测噬菌体。
在第三个实施方式中，所用的微电子装置是与图1中相同的传感器芯片1，该芯片1上形成厚度为40微米和细菌浓度为3.105PFU/ml的生物膜。
表2显示在第三个实施方式中获得的两种噬菌体类型的结果，这两种噬菌体类型能够感染微芯片上产生的大肠杆菌生物膜。结果表示为所述虚部阻抗分量大小变化百分数。
表2.-培育6小时后噬菌体作用所致的虚部阻抗分量大小变化百分数
如上表所示，在该实施方式中，所获改变值的灵敏度略低于测定电容变化百分数的第二个实施方式。然而，在某频率上测定虚部阻抗分量具有显著简化检测方法的优点。
50Hz的结果灵敏度较高，而其它值略低。
尽管已经描述和记载了本发明的三个具体实施方式，但很明显本领域技术人员可引入改变和修改，或者用其它技术上等同的技术特征取代某些细节特征，这不会超出所附权利要求书限定的保护范围。
例如，在所有描述的实施方式中，都使用微电子芯片1型传感器装置测定阻抗。然而，也可采用任何其他等同的微电子装置，例如用厚膜微电子技术制造的微电子装置进行本发明测定。
同样，在所述实施方式中，通过形成生物膜4使细菌粘附到工作电极2的表面上。然而，也可采用任何其它类型的技术，例如通过直接吸附化合物使工作电极3表面官能化，以使细菌粘附；所述化合物包括例如亲和素，它能通过亲和素-生物素连接促进事先生物素化的细菌的粘附。
所述实施方式涉及检测感染恶臭假单胞菌的噬菌体和感染大肠杆菌的体大肠杆菌噬菌体。然而，如上所述，本发明可应用于任何类型噬菌体的检测和/或定量，只要存在易于被所述噬菌体感染的细菌宿主菌株。
Claims (16)
1.一种用于检测和/或定量能够感染预定细菌宿主株的噬菌体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a)将至少一种宿主菌株的细菌粘附到包括电阻抗测定元件的装置的工作电极(2)的表面上；
b)使所述电极(2)和粘附的细菌接触可能含有噬菌体的待分析材料的溶液；
c)在预定条件下将所述电极(2)与步骤b)的溶液一起培育，如果所述细菌被噬菌体感染，则粘附到所述电极上的所述细菌被裂解；
d)在步骤c中进行培育的同时，测定所述溶液电阻抗的变化，
e)e-i)根据所述阻抗值变化，在等效电路中确定电极-细菌界面的电容值变化；或者
e-ii)根据所述阻抗值变化，依据所述宿主菌株在预定频率上测定虚部阻抗分量大小变化值；和
f)通过将所述电容值变化或所述虚部阻抗分量大小变化与溶液的噬菌体浓度相关联的相应校正曲线，根据所述电容值变化或所述虚部阻抗分量大小变化确定溶液中是否存在噬菌体或其浓度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中所述的细菌粘附包括在所述电极(2)的表面上形成至少一种宿主菌株的细菌生物膜(4)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
-步骤e-i)包括测定粘附在所述电极(2)上的生物膜的电容(Cb)值改变，所述电容(Cb)是对界面中所述生物膜(4)建模的等效电路的参数，
在步骤e-i)之后，在步骤f)中，根据所述生物膜(4)的电容(Cb)变化确定是否存在噬菌体或噬菌体浓度，所述电容变化与裂解所致的所述生物膜(4)的劣化有关。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述生物膜(4)的厚度为至少25微米，或所述宿主菌株的细菌浓度为至少104PFU/ml(噬斑形成单位)。
5.如权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中，所述生物膜(4)的形成包括使所述电极(2)接触含有所述宿主菌株细菌的培养基，并且根据所述宿主菌株以预定时间同时极化所述工作电极(2)。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)的所述细菌粘附包括通过吸附能将所述细菌固定在所述电极(2)表面上的化合物事先使所述工作电极(2)表面功能化。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述工作电极(2)集成到至少包括用于进行电阻抗测定的另一个电极(3)的微电子装置(1)的基材中。
8.一种用于检测和/或定量能够感染预定细菌宿主株的噬菌体的系统，其特征在于，该系统包括：
-微电子传感器装置(1)，其包括至少两个用来进行电阻抗测定的电极(2，3)，
-来自至少一种宿主菌株的细菌，其粘附在至少一个所述电极(2)的表面上，和
-用于测定等效电路中电极-细菌界面的电容变化或按照所述宿主菌株在预定频率上测定所述虚部阻抗分量大小变化的处理和控制元件，
所述电容变化或所述虚部阻抗分量大小变化是粘附于所述电极(2)的细菌被噬菌体感染后裂解的结果。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述细菌构成粘附于所述电极(2)的表面的细菌生物膜(4)的一部分，其中所述处理和控制元件确定用界面中所述生物膜(4)建模的等效电路的参数的电容(Cb)变化或确定所述虚部阻抗分量的大小变化，所述电容(Cb)变化或所述虚部阻抗分量的大小变化与细菌裂解所致的所述生物膜(4)劣化相关。
10.一种微电子装置，其包括至少一对用于测定电阻抗改变的电极(2，3)，其特征在于，其包括粘附于至少一个所述电极(2)表面上的细菌生物膜(4)，所述生物膜(4)的细菌来自易于被对所述菌株有预定特异性的噬菌体感染的宿主菌株。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述生物膜(4)的厚度为至少25微米，或所述宿主菌株的细菌浓度为至少104PFU/ml(噬斑形成单位)。
12.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述微电子装置(1)是传感器芯片。
13.包括集成在基材中的至少一对电极(2，3)的微电子传感器装置(1)在利用电化学阻抗谱法检测和/或定量测定能够感染预定细菌宿主菌株的噬菌体中的应用。
14.如权利要求13所述的应用，其特征在于，所述装置包括粘附在其表面上的细菌生物膜(4)，所述生物膜(4)的细菌来自至少一种所述宿主菌株，所述生物膜的厚度优选为至少25微米或所述宿主菌株细菌的浓度优选为至少104PFU/ml(噬斑形成单位)。
15.如权利要求1所述的方法、如权利要求8所述的系统、如权利要求10所述的微电子装置或如权利要求13所述的所述微电子装置的应用，其特征在于，所述噬菌体是体大肠杆菌噬菌体或能够感染大肠杆菌菌株的噬菌体、能够感染乳酸菌菌株的噬菌体或能够感染恶臭假单胞菌的噬菌体。
16.如权利要求1所述的方法、如权利要求8所述的系统、如权利要求10所述的微电子装置或如权利要求13所述的所述微电子装置的应用，其特征在于，所述待分析材料的溶液来自水样品。
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