[发明专利]基于太赫兹超材料检测微量活细菌的方法

说明书

本发明公开了基于太赫兹超材料检测微量活细菌的方法，具体方法为取菌液加至太赫兹超材料中心，烘干后利用太赫兹时域光谱仪在18～25℃、检测池相对湿度低于2％条件下采用透射模式进行测量透射光谱；其中太赫兹超材料由硅基底和硅基底上周期性排列金属开口谐振环所组成，本发明的方法能够快速、无标记检测微量活细菌。

技术领域

本发明属于检测领域，具体涉及基于太赫兹超材料检测微量活细菌的方法。

背景技术

传统细菌检测方法是根据细菌培养后的形态和代谢特征，进行种属的鉴定。通常需要几天的时间来获取致病菌的种类，而某些生长较为缓慢的细菌所需要时间更长。基于核酸放大技术的反应，例如PCR可以更加快速的鉴定出病原菌类型，但是需要复杂的核酸提取过程和提前制备与其匹配的引物。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)可以避免核酸提取直接检测培养后的纯菌落，但灵敏度较低，灵敏度仅为10⁵-10⁶CFU。更为重要的是，核酸放大技术和MALDI-TOF-MS分别是检测细菌的特异性核酸和蛋白，不能区分待检细菌的生存状态，因为特异性成分可来自活菌也可来自死菌。检测到死菌对感染性疾病诊断意义不大，并且可能导致假阳性结果的产生。因此，建立一种简便、快速的微量活细菌的检测方法对于临床感染性疾病的诊断具有非常重要的意义。

太赫兹(Terahertz，THz)辐射是指频率在0.1～10THz，波长在30～3000μm之间的电磁波，由于其波段位于微波和红外之间，早些年也被称为远红外射线(Far-infraredrays)。太赫兹时域光谱仪(THz-TDS，Terahertz time-domain spectroscopy)由于其较高的信噪比、可直接获取折射率和吸收系数等优点被广泛运用生物医学研究中，包括癌症成像、残留抗生素成分检测和蛋白质动力学研究。由于不同细菌具有的其特定结构在THz频段下具有不同的介电响应特征，并且同种细菌的活菌和死菌具有明显的差异性光谱，为太赫兹波用于细菌检测提供了相关理论支撑和契机。但是，大多数繁殖体细菌由于胞内水强烈吸收的掩盖作用，并不能显示出特异性的吸收峰，吸收系数光谱为相对平滑的曲线，只能通过数值大小进行鉴别。此外，由于太赫兹波长(1THz处为300μm)和细菌大小(通常1-2μm)存在长度尺寸失配的问题，根据瑞利散射原理，可导致低散射截面。因此，需要寻找一种方法，解决太赫兹波长与细菌大小不相匹配的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供基于太赫兹超材料检测微量活细菌的方法，不需要标记，能够快速检测，并且方法简单。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

基于太赫兹超材料检测微量活细菌的方法，取菌液加至太赫兹超材料中心，烘干后太赫兹时域光谱仪在18～25℃、检测池相对湿度低于2％条件下采用透射模式进行测量透射光谱；所述太赫兹超材料由硅基底和硅基底上周期性排列金属开口谐振环所组成。

优选的，所述烘干为42℃条件下烘干10min。

优选的，所述菌液添加量为菌体数量至少为10³CFU。更优选的，取10μL菌液浓度为10⁵CFU/ml的菌液添加至太赫兹超材料中心。

优选的，每个由五个金属开口谐振环组成，中间缺口大小为2～3μm。

更优选的，所述硅基底的厚度为470μm，所述金属开口谐振环的金属厚度为200nm。

本发明的有益效果在于：本发明公开了基于太赫兹超材料检测微量活细菌的方法，该方法简单，不需要标记，能够快速检测，太赫兹超材料具有多个吸收峰，因此能够实现多种细菌鉴别，并且需要的样品量少，极大的提高检测灵敏度，检测灵敏度达到10³CFU，实现微量细菌的有效鉴别。

附图说明