CN112763423A - 自组装光子晶体细菌检测膜及其制备方法 - Google Patents
自组装光子晶体细菌检测膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112763423A CN112763423A CN202011421674.0A CN202011421674A CN112763423A CN 112763423 A CN112763423 A CN 112763423A CN 202011421674 A CN202011421674 A CN 202011421674A CN 112763423 A CN112763423 A CN 112763423A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photonic crystal
- self
- bacteria detection
- gelatin
- nano
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 120
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 title claims abstract description 105
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 56
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims description 55
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims description 55
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 55
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 55
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims description 55
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 20
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 20
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 claims description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 3
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 15
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 7
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 6
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 6
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 5
- 102000013382 Gelatinases Human genes 0.000 description 4
- 108010026132 Gelatinases Proteins 0.000 description 4
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 description 4
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 4
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 4
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 3
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 3
- 241000588722 Escherichia Species 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- -1 artificial urine Substances 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000029918 bioluminescence Effects 0.000 description 1
- 238000005415 bioluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000014670 detection of bacterium Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
Abstract
本发明提供了一种自组装光子晶体细菌检测膜及其制备方法，所述自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法，通过明胶与纳米微球共混分散于乙醇溶液中，明胶包覆在纳米微球表面，溶剂乙醇快速挥发，使被明胶包覆的纳米微球在基材上进行自组装，形成自组装光子晶体细菌检测膜。本发明通过分析找到光谱变化与细菌浓度的对应关系从而达到细菌检测目的。所述自组装光子晶体细菌检测膜在不同浓度的细菌溶液中均在30min内有较好的检测结果，具有高时效性；在不同环境中均有较好的检测效果，抗干扰性强。该自组装光子晶体细菌检测膜制备方法简单，不需要经过预处理；使用该细菌检测膜不需要专业人员和专业设备，应用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及细菌检测技术领域，尤其涉及一种自组装光子晶体细菌检测膜及其制备方法。
背景技术
细菌污染对人类的健康一直以来存在巨大威胁，对于细菌的研究也备受关注。细菌检测是细菌研究中至关重要的一部分，传统的细菌检测方法例如申请号CN201710427485.6专利提供的细菌涂板计数和使用较多的PCR技术等，都具有较好的精确性和特异性。然而，这些检测方法也存在着一些弊病；例如检测周期长，检测操作复杂繁琐，需专业的操作人员及设备等问题，这些特点导致传统的检测方法无法满足大规模、高时效性的针对细菌的检测，故无法满足疾病或疫情爆发所需即时检测需求。新型的细菌检测方法，例如纳米探针、荧光检测法、ATP生物发光技术及基因芯片检测等，这些方法普遍成本高、需要预处理，难以大规模的利用。因此，研究一种低成本、快速准确的细菌检测方法至关重要。
近年来，光子晶体得到了越来越多的关注，科学家们也积极的从各个方面来寻求开发应用光子晶体的途径。公告号为CN104458615B和CN105190295B的专利都采用光子晶体作光栅来对细菌进行检测，但是，这两种方法同样存在需要专业的操作人员及专业的设备等问题，无法满足大规模对细菌进行检测。目前将光子晶体用于细菌检测领域的研究还较少，需要相关领域科学人员的积极探索。
有鉴于此，有必要研究一种新型的检测细菌的方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自组装光子晶体细菌检测膜及其制备方法，以解决上述传统方法检测周期长，检测操作复杂繁琐，需专业的操作人员及专业设备等问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种自组装光子晶体细菌检测膜，所述自组装光子晶体细菌检测膜，由明胶和纳米微球共混而成，其中明胶作粘合剂将纳米微球固定，利用纳米微球的重力沉降自主装形成光子晶体细菌检测膜。
作为本发明的进一步改进，所述自组装光子晶体细菌检测膜能够在细菌存在环境中发生溶蚀引起光子晶体膜反射光谱的变化。
作为本发明的进一步改进，所述纳米微球的粒径范围为200-300nm；所述自组装光子晶体细菌检测膜的厚度为1-3μm。
作为本发明的进一步改进，所述光子晶体检测膜中明胶的的质量分数为不小于1％。
作为本发明的进一步改进，所述自组装光子晶体细菌检测膜的响应时间小于等于30min。
为实现上述发明目的，本发明还提供了一种自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法，包括如下步骤：
S1，明胶-纳米微球悬浮液的制备
取纳米微球悬浊液于烧杯中，向烧杯中加入预设质量比的明胶溶液，再加入乙醇，超声混合，使明胶包覆在纳米微球表面，得到明胶-纳米微球悬浮液；
S2，光子晶体细菌检测膜的制备
将基材裁成方块，乙醇清洗晾干备用；将明胶-纳米微球悬浮液涂覆于基材上，自然风干，风干后重复涂覆；其中，溶剂乙醇快速挥发使被明胶包覆的纳米微球在基材上进行自组装，得到含明胶的光子晶体细菌检测膜。
作为本发明的进一步改进，所述预设质量比是指所述明胶与纳米微球的质量比不小于1:100。
作为本发明的进一步改进，所述明胶溶液的浓度为10mg/mL。作为本发明的进一步改进，所述纳米微球包括但不限于为纳米二氧化硅、聚苯乙烯微球、聚乳酸微球或聚丙烯酸微球。
作为本发明的进一步改进，所述纳米微球为二氧化硅纳米微球；所述二氧化硅纳米微球利用stober法制备得到。
本发明的有益效果是：
本发明提供的自组装光子晶体细菌检测膜，在不同的浓度的细菌溶液中进行检测，在30min内均有较明显的检测结果，与传统方法的2-3天、新型检测方法的2-3h相比，大大减少了检测时间，提高了检测效率，可适用于突发疾病疫情的检测。
本发明提供的自组装光子晶体细菌检测膜，在不同的环境中与传统检测方法相比一致性较好，说明本发明的细菌检测膜在不同环境中均有较好的检测效果，可在金属离子溶液环境及多数环境中进行检测，具有高抗干扰性，应用范围广泛。
本发明提供的自组装光子晶体细菌检测膜，在进行细菌检测时不需要经过预处理，操作简单、也无需专业人员和设备，普通人即可完成检测，适用于大规模的细菌检测。
本发明提供的自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法，与新型检测方法的昂贵成本相比，本方法成本低廉，单次检测成本约为0.03元。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的细菌检测膜在酶溶液中的解离过程的SEM图。其中图中a、b、c、d分别是该细菌检测膜在酶溶液中0min、5min、15min、30min时的解离情况的SEM图。
图2为本发明实施例1制备的细菌检测膜对酶及细菌的敏感性图。其中图2中a图表示该细菌检测膜在不同浓度的酶溶液中不同时间的表面反射光谱在510nm处的△R/R0(反射率变化量/初始反射率)值；图2中b图为图2中a图中30min处的△R/R0值；图2中c图为该细菌检测膜在金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和大肠杆菌中的△R/R0值。
图3为本发明实施例1制备的细菌检测膜在不同环境中中测试结果与传统方法一致性分析图。图3中a图为创面组织模拟液环境中，图3中b图为人工尿液环境中，图3中c图为牛奶环境中，图3中d图为湖水环境中。
图4为本发明实施例1制备的细菌检测膜和纳米二氧化硅粉末的微观形貌表征图。
图5为不同明胶含量的细菌检测膜在水中的稳定性与在酶中的敏感性图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
一种自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法，其具体步骤如下：
S1，明胶-纳米微球悬浊液的制备
取纳米微球悬浊液于烧杯中，其中纳米微球粒径为200-300nm，向烧杯中加入10mg/mL明胶溶液，其中明胶与纳米微球的质量比不小于1：100，再加入乙醇，超声混合，使明胶包覆在纳米微球表面，得到明胶-纳米微球悬浮液；
S2，光子晶体细菌检测膜的制备
将PVC基材裁成10cm×10cm的方块，乙醇清洗晾干备用；
将明胶-纳米微球悬浮液涂覆于PVC基材上自然风干，风干后重复涂覆5-6次，溶剂乙醇快速挥发使被明胶包覆的纳米微球在基材上进行自组装，得到含明胶的自组装光子晶体细菌检测膜，膜厚度为1-3μm。
下面结合实施例1-6和对比例1对本发明提供的自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法作进一步说明。
实施例1
实施例1提供一种自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法，其具体步骤如下：
S1，明胶-纳米微球悬浮液的制备
S11，二氧化硅悬浊液的制备
取4mL 28％的浓氨水、15mL乙醇和25mL水于烧瓶中，在磁力搅拌条件下，混合均匀，得到A溶液。取4mL正硅酸乙酯(TEOS)和45mL乙醇于烧杯中，搅拌混合均匀，得到B溶液。将B溶液快速加入A溶液中，高速搅拌(1300rpm/min)一分钟后，将搅拌速度降低(500rpm/min)，继续反应3小时得到二氧化硅悬浊液。
S12，明胶-SiO2悬浮液的制备
取步骤S1制备的SiO2悬浊液于烧杯中，向烧杯中加入10mg/mL明胶溶液作粘合剂，其中明胶与SiO2纳米微球的质量比为1％，超声混合，使明胶包覆在SiO2纳米微球表面，得到明胶-SiO2悬浮液；
S2，光子晶体细菌检测膜的制备
将黑色PVC基材裁成10cm×10cm的方块，乙醇清洗晾干备用；将明胶-SiO2悬浮液用喷枪喷涂于PVC基材上，设置喷枪压力约为1kpa，自然风干，风干后重复喷涂6次得到含1％明胶的细菌检测膜，膜厚度为2μm。
将实施例1制备得到的细菌检测膜加入酶溶液，该细菌检测膜解离过程的SEM图如图1所示。图1中的a、b、c、d图分别是该细菌检测膜在酶溶液中0min、5min、15min、30min时的解离情况的SEM图。通过图1可以看出：随着时间的增加，实施例1制备得到的明胶-二氧化硅细菌检测膜在酶溶液中逐渐发生分解。这是因为明胶具有明胶液化的特性，即细菌可以把明胶分解成液状的现象。并且分解时间为30min时大部分明胶已经液化，此时明胶已经无法将二氧化硅固定于基材上，大量纳米二氧化硅从膜上解离，从而导致膜表面反射光谱光强会有明显下降，说明本发明制备的细菌检测膜检测时间较短，响应速度快，30min即可得到明显结果，具有高时效性。
将实施例1制备得到的细菌检测膜对酶及细菌的进行敏感性检测，得到结果如图2所示。图2中a图表示该细菌检测膜在4.8×10-4-4.8×10-10mol/L的酶溶液中在不同时间(0min-180min)的表面反射光谱在510nm处的△R/R0(反射率变化量/初始反射率)值；图2中b图为图2中a图中30min处的△R/R0值；图2中c图为该细菌检测膜在金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和大肠杆菌中的△R/R0值。(R/R0为反应前后细菌检测膜表面反射率变化值，R/R0越大，表明其表面反射率变化越小，膜解离程度越小；反之，解离程度越大。)
通过图2的a图可以看出：该细菌检测膜在酶溶液中随着酶浓度的上升，其△R/R0值逐渐上升后趋于平稳，平稳时的时间基本都在30min以内，进一步证明了本发明制备的细菌检测膜的高时效性。
通过图2的b图可以看出：在固定时间(30min)固定表面反射光谱(510nm)处，不同浓度的酶的△R/R0值，测试者可以以此为标准，通过测量未知浓度的细菌溶液在30min表面反射光谱在510nm处的△R/R0值，来大致判断未知浓度的细菌溶液中细菌所含有的明胶酶的浓度，进一步判断出该细菌溶液中细菌的浓度。通过监测膜的光学反射光光谱，可得到不同细菌、不同浓度下细菌检测膜的光谱变化，通过分析找到光谱变化与细菌浓度的对应关系，从而对不同细菌浓度的检测。
通过图2的c图可以看出：金黄色葡萄球菌与铜绿假单胞菌的△R/R0变化较大，说明金黄色葡萄球菌与铜绿假单胞菌对细菌检测膜的分解性能较好，也说明本发明制备的细菌检测膜对金黄色葡萄球菌与铜绿假单胞菌检测效果好。但大肠杆菌其△R/R0变化较小，说明该细菌检测膜对大肠杆菌检测效果较差，这是因为大肠杆菌不产生明胶酶。
图3为将实施例1制备的细菌检测膜在创面组织模拟液、人工尿液、牛奶及湖水中测试结果与传统方法(细菌涂布平板计数法)一致性进行比对分析的结果。通过图3可以看出：图3的a、b、d图中大部分的点都在0线上，说明本发明的细菌检测方法与传统方法一致较好，也说明本发明提供的细菌检测方法在不同环境(在创面组织模拟液、人工尿液及湖水中)下都具有较好检测能力，也可在金属离子溶液及各种环境中进行检测，具有较高抗干扰性。图3中c图可以看出：本发明提供的细菌检测膜在牛奶中的检测效果与传统方法相比差异较大，这主要是因为：牛奶为不透明的乳浊液，极少量的粘附既可能导致光谱有较大的变化，所以图3的c图中各点偏离零点位置较大。
实施例2-6
实施例2-6分别提供了一种自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法，其与实施例1相比，不同之处在于：改变了步骤S2中明胶的含量，其余操作均不变。
对比例1
对比例1提供了一种自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法，其与实施例1相比，不同之处在于：步骤S2中，明胶加入量为0，其余操作均不变。
实施例2-6和对比例1的步骤S2中明胶的含量具体如表1所示：
表1实施例2-6和对比例1的步骤S2中明胶的含量
| 对比例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| 明胶含量 | 0％ | 0.1％ | 0.2％ | 0.5％ | 2％ | 5％ |
对实施例2-6和对比例1实施例1制备得到的细菌检测膜在水中的稳定性与细菌检测膜在酶中的敏感性进行检测，检测数据绘制成图，得到图5。
通过图5可以看出：明胶加入二氧化硅体系后，随着明胶含量的提升，其解离程度降低，显著提升了体系在水和酶中的稳定性，当明胶含量到1％时，其在水中稳定性趋向与平稳，故明胶含量优选1％。
将实施例1制备的明胶-二氧化硅细菌检测膜和对比例1制备得到的纳米二氧化硅粉末进行微观形貌表征，得到图4。其中图4中a图为对比例1制备得到的纳米二氧化硅粉末的微观形貌表征图，图4中b图为实施例1制备的明胶-二氧化硅细菌检测膜的微观形貌表征图。图4中a图的纳米二氧化硅粉末其粒径在255nm左右，明胶共混后其粒径增长至图4的b图中270nm左右，由图4的b图中的右上插图可看到明胶包覆二氧化硅的结构。
通过图4和图5进一步说明了在本发明制备的细菌检测膜中，明胶起粘合剂作用，将纳米微球固定，当明胶遇到含有明胶酶的细菌发生液化时，纳米微球便会从膜上脱落，导致膜表面反射光谱光强下降，所以通过测定该细菌检测膜的表面反射光谱，即可实现对细菌的检测。
需要说明的是，明胶-纳米微球悬浊液涂覆于基材上的方法还可以是旋涂、雾化、蒸镀等方法；所述基材包括但不限于PVC基材；所述纳米微球还可以是聚苯乙烯微球、聚乳酸微球、聚丙烯酸微球等。本领域技术人员应当理解，若纳米微球悬浊液的制备过程中没有添加乙醇，则在步骤S12中需要加入乙醇作溶剂，乙醇快速挥发，以使被明胶包覆的纳米微球在基材上进行自组装。
综上所述，本发明提供一种自组装光子晶体细菌检测膜及其制备方法，所述自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法，通过明胶与纳米微球共混分散于乙醇溶液中，明胶包覆在纳米微球表面，溶剂乙醇快速挥发，使被明胶包覆的纳米微球在基材上进行自组装，形成自组装光子晶体细菌检测膜。所述自组装光子晶体细菌检测膜，由明胶和纳米微球共混而成，其中明胶作粘合剂将纳米微球固定，利用明胶液化的特点，通过细菌的明胶酶将膜中明胶液化，导致纳米微球脱离，表面反射光谱光强下降，通过监测其光学反射光光谱，可得到不同细菌、不同浓度下明胶-纳米二氧化硅膜光谱变化，通过分析找到光谱变化与细菌浓度的对应关系从而达到对不同细菌检测的目的。该自组装光子晶体细菌检测膜在不同浓度的细菌溶液中均在30min内有较好的检测结果，具有高时效性；在不同环境中均有较好的检测效果，抗干扰性强，制备和使用方法简单，不需要经过预处理及专业人员设备，成本低。因此可满足大规模、高时效性的针对细菌的检测。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种自组装光子晶体细菌检测膜，其特征在于：所述自组装光子晶体细菌检测膜，由明胶和纳米微球共混而成，其中明胶作粘合剂将纳米微球固定，纳米微球自组装形成稳定的光子晶体细菌检测膜。
2.根据权利要求1所述的自组装光子晶体细菌检测膜，其特征在于：所述自组装光子晶体细菌检测膜能够在细菌存在环境中发生溶蚀引起光子晶体膜反射光谱的变化。
3.根据权利要求1所述的自组装光子晶体细菌检测膜，其特征在于：所述纳米微球的粒径范围为200nm-300nm；所述自组装光子晶体细菌检测膜的厚度为1-3μm。
4.根据权利要求1所述的自组装光子晶体细菌检测膜，其特征在于：所述光子晶体膜中明胶的质量分数不小于1％。
5.根据权利要求1所述的自组装光子晶体细菌检测膜，其特征在于：所述自组装光子晶体细菌检测膜的响应时间小于等于30min。
6.一种自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1，明胶-纳米微球悬浮液的制备
取纳米微球悬浊液于烧杯中，向烧杯中加入预设质量比的明胶溶液，再加入乙醇，超声混合，使明胶包覆在纳米微球表面，得到明胶-纳米微球悬浮液；
S2，光子晶体细菌检测膜的制备
将基材裁成方块，乙醇清洗晾干备用；
将明胶-纳米微球悬浮液涂覆于基材上，自然风干，风干后重复涂覆；其中，溶剂乙醇快速挥发使被明胶包覆的纳米微球在基材上进行自组装，得到含明胶的光子晶体细菌检测膜。
7.根据权利要求6所述的自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法，其特征在于：所述预设质量比是指所述明胶与纳米微球质量比不小于1:100。
8.根据权利要求6所述的自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法，其特征在于：所述明胶溶液的浓度为10mg/mL。
9.根据权利要求6所述的自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法，其特征在于：所述纳米微球包括但不限于为纳米二氧化硅、聚苯乙烯微球、聚乳酸微球或聚丙烯酸微球。
10.根据权利要求6所述的自组装光子晶体细菌检测膜的制备方法，其特征在于：所述纳米微球为二氧化硅纳米微球；所述二氧化硅纳米微球利用stober法制备得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011421674.0A CN112763423A (zh) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | 自组装光子晶体细菌检测膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011421674.0A CN112763423A (zh) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | 自组装光子晶体细菌检测膜及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112763423A true CN112763423A (zh) | 2021-05-07 |
Family
ID=75693472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011421674.0A Pending CN112763423A (zh) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | 自组装光子晶体细菌检测膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112763423A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116333501A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-06-27 | 扬州大学 | 一种明胶光子晶体薄膜的制备方法及应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101260194A (zh) * | 2007-03-07 | 2008-09-10 | 中国科学院化学研究所 | 使用喷涂方法制备聚合物胶体光子晶体膜的方法 |
| CN104458615A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-03-25 | 哈尔滨工业大学 | 光子晶体全反射层制备方法及基于该全反射层的细菌总数快速检测仪 |
| CN105087752A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-11-25 | 北京鑫骥金诺医疗器械有限公司 | 一种药敏试剂盒的制备方法 |
| US20170197693A1 (en) * | 2014-06-30 | 2017-07-13 | Koninklijke Philips N.V. | System for anti-biofouling |
| CN107110784A (zh) * | 2014-06-12 | 2017-08-29 | N·H·沃尔克 | 光学生物传感器 |
-
2020
- 2020-12-08 CN CN202011421674.0A patent/CN112763423A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101260194A (zh) * | 2007-03-07 | 2008-09-10 | 中国科学院化学研究所 | 使用喷涂方法制备聚合物胶体光子晶体膜的方法 |
| CN107110784A (zh) * | 2014-06-12 | 2017-08-29 | N·H·沃尔克 | 光学生物传感器 |
| US20170197693A1 (en) * | 2014-06-30 | 2017-07-13 | Koninklijke Philips N.V. | System for anti-biofouling |
| CN104458615A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-03-25 | 哈尔滨工业大学 | 光子晶体全反射层制备方法及基于该全反射层的细菌总数快速检测仪 |
| CN105087752A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-11-25 | 北京鑫骥金诺医疗器械有限公司 | 一种药敏试剂盒的制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116333501A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-06-27 | 扬州大学 | 一种明胶光子晶体薄膜的制备方法及应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109490269B (zh) | 双发射比色荧光纳米微球制备方法及其细菌检测的应用 | |
| Nyffenegger et al. | Synthesis of fluorescent, monodisperse, colloidal silica particles | |
| JP4473365B2 (ja) | 試料中の微生物検出用組成物 | |
| CN104730061B (zh) | 一种环糊精改性的纳米银水凝胶、其制备方法及应用 | |
| CN102253027A (zh) | 基于金纳米星的表面增强拉曼散射活性基底及其制备方法 | |
| CN105601938B (zh) | 一种pH和温度双重刺激响应的分子印迹聚合物的制备方法 | |
| CN108645905A (zh) | 一种基于固态纳米孔检测过氧化氢的方法 | |
| CN112763423A (zh) | 自组装光子晶体细菌检测膜及其制备方法 | |
| TW200932291A (en) | Methods for forming stabilized metal salt particles | |
| CN107402198A (zh) | 一种基于多巴胺聚合反应调控的上转换荧光共振能量传递检测组合物及检测方法 | |
| CN109030456A (zh) | 一种表面增强拉曼光谱检测基底及其制备方法和应用 | |
| Tran et al. | Rapid assembly of magnetoplasmonic photonic arrays for brilliant, noniridescent, and stimuli‐responsive structural colors | |
| CN109001175A (zh) | 一种sers基底的制备方法、sers基底及其应用 | |
| CN109596668A (zh) | 基于铜离子修饰增强气体传感的气敏材料及其制备和应用 | |
| Gatley-Montross et al. | Multivariate analysis of attachment of biofouling organisms in response to material surface characteristics | |
| Liang et al. | Preparation and application of ratiometric polystyrene-based microspheres as oxygen sensors | |
| CN110907426B (zh) | 一种氯金酸增强银十面体纳米粒子sers活性的方法 | |
| TW201928114A (zh) | 攜帶式拉曼光學檢測試紙及其製法與使用方法 | |
| CN106636326A (zh) | 一种用于micro RNA检测的电化学发光活性DNA纳米探针的制备方法 | |
| CN107356662B (zh) | 一种基质材料及其制备方法和应用、生物样本检测方法 | |
| CN111749043A (zh) | 一种安全无毒和防沾附液体食品的涂层的制备方法 | |
| CN106544788B (zh) | 纳米银/二氧化硅拉曼表面增强薄膜的合成方法及应用 | |
| CN114397287A (zh) | 一种基于PEI-rGO@Ag复合纳米材料的SERS基底及其制备方法和应用 | |
| CN108458992A (zh) | 一种聚合物悬浮液浊度标准物质及其制备方法 | |
| CN110280778B (zh) | 一种Ag@ZrO2核-壳纳米材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |