[发明专利]一种生物传感器用的微生物膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物传感器技术领域，特别涉及一种生物传感器用的微生物膜及其制备方法，用于检测生化需氧量BOD，氨氮等物质。 

背景技术

微生物膜是生物传感器的核心部分，菌种选择及其固定化方法决定了其响应特性和使用寿命，因此微生物的固定化是微生物传感器制作的核心技术和关键环节之一，决定着微生物传感器的稳定性、准确度和使用寿命等重要因素，固定化细胞技术的关键在于所采用的固定化载体材料的性能。理想的固定化载体应具有对微生物低毒性，具有多孔性，传质快、稳定性能好，没有特异性吸附，有适合引入配基的官能团，不易被微生物降解，强度高，寿命长和价格低廉等特点。 

现有技术中，在制模方法和生物敏感材料方面存在很多问题，现有的制作微生物膜的方法主要有以下几种： 

1、吸附法（载体结合法）：利用微生物与载体之间的物理吸附作用，将细胞固定在醋酸纤维膜或尼龙网膜等非水溶性载体上，可分为物理吸附法和离子吸附法两种。物理吸附法使用具有高度吸附能力的活性炭、硅胶、石英砂、多孔玻璃和纤维素等吸附剂，将细胞吸附到表面上，使之固定化，这种方法操作简单，反应条件温和，载体可以反复利用，但结合不牢固，细胞易脱落。 

2、包埋法：使细胞扩散进入多孔性载体内部或将细胞包裹在凝胶网格结构中或半透性聚合薄膜内，小分子的底物和产物可以自由扩 散，此方法不适用于大分子底物，在实际监测中需要把废水进行预处理。 

3、交联法：靠化学结合的方法，生物活性分子通过共价键与不溶解载体结合。常见载体有戊二醛和偶联苯胺等，微生物之间结合牢固，但交联剂对很多微生物具有毒性伤害，适用范围较小，且透气性较差。 

表1不同固定化方法性能的比较 

微生物膜是微生物膜传感器的核心部分，所选菌株的种类、培养条件及其固定化方法均影响传感器的响应特性与使用寿命，一般选用对有机物具有广泛降解能力、无毒性、性质优良的耗氧微生物菌株。常用于制作微生物膜的微生物包括单一微生物、活性污泥甚至是干燥的死细胞，另外运用生物酶、抗体或抗原作为敏感元件的酶传感器和免疫传感器也有过相关的报道。 

现有的生物材料选择主要由以下几种： 

1、使用活性污泥：由活性污泥虽然广谱性较好，但由于构成生物膜的微生物种群组成和种群动态难以控制，极易发生膜的一致性、互换性下降，从而引起测量结果不稳定，并导致膜的使用寿命短。 

2、单一菌种，比如：枯草芽孢杆菌皮状丝孢酵母(Trichosporon cutaneum)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)、异常汉逊氏酵母(Hansenula anomala)、地衣芽孢杆菌（Bacillus Licheniformis）等。使用单一菌种的BODs往往稳定性和重现性好，传感器响应线性范围宽，使用寿命长，但所能检测的有机物的种类和适用的废水类型有限。 

发明内容

针对现有技术存在的诸多缺陷，本发明的目的是提供一种生物传感器用的微生物膜及其制备方法，用于解决现有生物传感器生物膜，适应性较窄，性能不稳定，生物固定性差，成本较高，制作繁琐的缺点。 

一种生物传感器用的微生物膜，所述微生物膜包括透气膜、湿菌体、包埋剂、双面胶，所述透气膜孔径为0.2-0.7微米；所述透气膜为醋酸纤维膜、硝酸纤维膜、GF-C膜的一种；所述湿菌体由类嗜水气单胞菌和枯草芽孢杆菌制备而成；所述包埋剂为聚乙烯醇和活性炭；所述双面胶上每隔4cm打孔，孔径（0.5-0.8cm）；所述类嗜水气单胞菌：枯草芽孢杆菌=2:1；所述聚乙烯醇与活性炭的重量比为4：1；所述包埋剂与湿菌体的重量比为2：1；所述透气膜粘合于所述双面胶的两侧；所述菌种和包埋剂混合均匀并均匀涂布在所述双面胶的圆孔所对应的透气膜上。 

一种生物传感器用的微生物膜，具体的制备方法如下： 

1）包埋剂的制备：按比例称取聚乙烯醇和活性炭，置于小烧杯 中，量取蒸馏水倒入小烧杯，加热并不断搅拌，待烧杯内的聚乙烯醇溶液呈透明胶状，冷却；包埋剂的质量百分比浓度为10%； 

2）透气膜、双面胶的制备： 

将圆形透气膜对折，得到一个半圆形，将双面胶分段剪开，每段长度不等，使其能够将半圆形透气膜覆盖；然后将每段双面胶打孔，孔间距4cm；打孔完毕后，将双面胶一面揭下，粘在半圆形的透气膜上；