[发明专利]使用胶体纳米颗粒的用于防止生物膜形成的基板的制备方法及由此制备的基板和包括所述基板的水质检测传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用胶体纳米颗粒的用于防止生物膜形成的基板的制备方法，由该方法制备的基板及包括所述基板的水质检测传感器，更详细地涉及一种用于防止生物膜形成的基板的制备方法，所述制备方法将胶体纳米颗粒排列在基板上，然后在所述基板上部形成孔及多孔性结构物；使用所述方法制备的用于防止生物膜形成的基板：包括基板、在基板上部形成的多个孔及在所述基板的整个上表面和所述孔中形成的多孔性结构物；以及包括所述基板的水质检测传感器。

背景技术

菌膜（Biofilm）是通常在水相体系（aqueous system）中，在物质表面上附着及增值的微生物所形成的结构物，也被称为生物膜。这种生物膜的形成会诱发微生物带来的危险，因此在多个工业领域中诱发问题。例如，在工厂管道上形成的生物膜被剥离而混合到该工厂的生产物中的情况下，不仅会污染生产物，而且在所述生产物为食品的情况下，会作为对人体致命的危险因子起作用。此外，在热交换器表面生成的生物膜会降低热传递效率。进而在金属表面等结构物表面形成生物膜的情况下，会导致金属的腐蚀，诱发设备的腐蚀。特别是由多种金属及混凝土等物质的腐蚀引起的损伤不仅带来不便，而且为了重建需要耗费大量费用，是经济上的一大难点。

在环境、水处理、保健及医疗领域等多个领域中，人们认识到为解决上述这些问题而进行的技术开发已成为技术问题，虽然在过去的数十年间进行了多种研究，但因在水分存在的表面上，由微生物自然形成的生物膜一旦形成，用现有的物理方法和投入高分子药品等化学方法不能完全去除，因此对生物膜引起的污染的防止及控制，到目前为止没有开发出令人满意的解决方法。

作为用于减少这种由生物膜引起的结构物表面的腐蚀及污染的方法，已研究出在腐蚀敏感性物质（例如，金属）上抑制或防止生物膜的生长的方法。例如，为了防止构成所述生物膜的微生物增殖，虽然实施了pH调节、氧化还原电位调节、无机物涂布、阴极保护及杀生物剂涂布等多种方法，但涂料和环氧树脂等保护涂布剂在应用和维持上消耗过多的费用，因此无法作为有效的抗-生物膜制剂使用。

此外，与防止生物膜相关的技术有1）使用微生物或特定化学物质对表面进行涂布处理，从而抑制生物膜的形成的方法；2）使用特定生物或化合物来分解所形成的生物膜的方法；3）对形成生物膜的微生物生长进行阻碍或搅乱的方法等；但通过对表面本身应用特定的形状来防止生物膜形成本身的技术的研究尚有不足。

考虑到上述问题，本发明人研究出了不依靠涂布特定化学物质或微生物，或用上述多种物质处理而重整表面的方法，而只用改变表面的形状的方法来对生物膜生成本身进行防止的方法及包括由该方法制备的结构物的基板，并对此曾申请过专利，其专利申请号为第10-2009-0135754号。

由此，本发明人确认了以下内容，即，不依靠涂布特定化学物质或微生物，或用所述多种物质处理而重整表面的方法，而使用只对表面进行变形的方法就可以制得可防止生物膜生成本身的基板，并确认了将所述基板结合到水质检测传感器上，能够提高水质检测传感器的灵敏度及再现性，从而完成了本发明。

发明内容

要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供一种用于防止生物膜形成的基板的制备方法，所述制备方法将胶体纳米颗粒排列在基板上，然后在所述基板上部形成孔及多孔性结构物。

本发明的另一个目的在于，提供一种通过上述方法制备的用于防止生物膜形成的基板：包括基板，在基板上部形成的多个孔及在所述基板的整个上表面和所述孔中形成的多孔性结构物。

本发明的再一目的在于，提供一种防止生物膜形成的方法，其将所述用于防止生物膜形成的基板用作表面。

本发明的又一个目的在于，提供一种水质检测传感器，其包括所述用于防止生物膜形成的基板。

技术方案

为了解决上述问题，本发明提供一种用于防止生物膜形成的基板的制备方法，其包括下述步骤。

1）在基板的上部排列胶体纳米颗粒；及

2）在上述步骤的基板上部形成孔和多孔性结构物。

此外，本发明在所述制备方法中的所述步骤1）和步骤2）之间还可以包括对已排列的胶体纳米颗粒间距进行调节的步骤（步骤1a）。

包括本发明结构物的基板的制备过程可分为以下步骤：1）将胶体纳米颗粒排列在基板上；及2）对排列有所述胶体纳米颗粒的基板进行蚀刻处理，从而形成孔及多孔性结构物；在所述步骤1）和步骤2）之间还可以选择性地包括对已排列的胶体纳米颗粒间距进行调节的步骤（步骤1a）。