[发明专利]一种聚吡咯@二茂铁/金纳米粒子复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚吡咯@二茂铁/金纳米粒子复合材料，采用原位聚合的方法将二茂铁包覆在聚吡咯纳米球内，然后采用静电吸附的方法在聚吡咯‑二茂铁复合材料的表面吸附金纳米粒子。其制备方法包括以下步骤：1）聚吡咯@二茂铁复合材料的制备；2）金纳米粒子溶液的制备；3）聚吡咯@二茂铁/金纳米粒子复合材料的制备。用于阻抗型大肠杆菌生物传感器修饰电极的应用，检测大肠杆菌的线性范围为1×10²~1×10⁷ CFU/mL，最低检出限为100 CFU/mL。本发明还具有操作简单、成本低廉、使用方便、灵敏度高等优点，因而在食品安全和临床分析等领域中具有巨大的潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及一种纳米复合材料的制备方法，具体说来是一种聚吡咯@二茂铁/金纳米粒子复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

对饮用水和食品中细菌的检测，特别是致病性细菌的检测，对于控制传染病、保护环境卫生和人民群众身体健康都有着重要的意义。在水和食品中传播的各种致病性细菌中，大肠杆菌是最为普遍的一种。它是人及各种动物肠道中的常居菌，常随粪便从人及动物体内排出，广泛散播于自然界。人体感染了部分大肠杆菌可引起腹膜炎、出血性肠炎、胆囊炎、阑尾炎和尿道炎等疾病，严重者甚至死亡。大肠杆菌的传统检测方法包括多管发酵法和滤膜法等，存在操作繁琐、检测时间长（一般需要1 ~ 2 天才能得到结果）等缺点，难以满足污染源快速诊断的需要。近年来，许多基于不同检测原理的方法已得到长足的发展， 比如聚合酶链反应、免疫学检测、质谱测定、光学测定等等。与传统方法相比，这些方法具有一定的优势，但所需的检测时间仍然较长。

电化学/生物传感器由于其独特的优势，如能在浑浊溶液中操作、选择性好、灵敏度高等，在各类传感器中占着重要的地位。其所测的信号通常是电位、电流、电阻等的变化，可以直接测量，便于仪器自动化、小型化和智能化。近年来，应用各种电化学/生物传感器快速检测大肠杆菌的方法纷纷发展起来。但常用的大肠杆菌电化学生物传感器主要包括阻抗型和安培型两种。由于电化学阻抗不能直观的给出电化学信号，需要对阻抗谱进行等效电路的模拟才能给出电化学反应电阻值，因而在实际使用的过程中，需要对数据进行较为复杂的过程，而安培型大肠杆菌电化学生物传感器可以有效克服这一缺点，直接可以从曲线上读出电流值，无需复杂的数据处理过程，表现出极大的优越性。安培型大肠杆菌生物传感器，其检测抗体通常需要和过氧化物酶结合在一起，利用过氧化物酶催化双氧水来产生电化学信号，所需的试剂多，而且过程复杂，因此急需开发新型的安培型大肠杆菌生物传感器的检测方法。本发明采用导电高分子聚合对二茂铁进行包覆，然后吸附金纳米粒子，再吸附检测抗体，实现对大肠杆菌的检测，方法简单，应用效果好。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种聚吡咯@二茂铁/金纳米粒子复合材料及其制备方法和应用，采用聚吡咯@二茂铁/金纳米粒子复合材料来固定检测抗体，实现对于大肠杆菌的检测。

为达到上述目的，本发明采用原位化学聚合法制备了聚吡咯包覆的二茂铁复合材料，由于聚吡咯@二茂铁复合材料表面带正电荷，可以和带负电荷的金纳米粒子发生静电相互作用，从而使得金纳米粒子很好地分散在聚吡咯@二茂铁表面，金纳米粒子具有良好的生物相容性和优异的生物分子亲和力，利用金纳米粒子吸附检测抗体，可以有效保持抗体的活性，提高生物监测的稳定性。对于安培型的三明治式免疫生物传感器来讲，过氧化物酶通常要和检测抗体结合在一起，用于产生电流信号，需要繁琐的生物分子交联过程，本发明采用二茂铁来产生电化学信号，吸附的二茂铁分子越多，在电极上产生的电流信号就越大，可以利用大肠杆菌的浓度和产生的电流信号对应关系，得到工作曲线。本发明无需考虑酶分子的活性和稳定性，降低了成本，简化了检测过程。

根据上述机理，本发明采用如下技术方案：