[发明专利]一种基于等离激元金纳米囊泡的超灵敏细菌鉴定方法

说明书

本发明公开了一种基于等离激元金纳米囊泡的超灵敏细菌鉴定方法。该方法利用等离激元金纳米囊泡包封细菌样品，将细菌样品限制在直径为100微米的等离激元金纳米囊泡中，通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI‑TOF MS）技术进行细菌鉴定。本发明构建的细菌鉴定方法，能够实现低至40个细菌的细菌鉴定，具有较强的可操作性和实用性。

技术领域

本发明属于医疗检测领域，具体涉及一种基于等离激元金纳米囊泡的超灵敏细菌鉴定方法。

背景技术

细菌耐药会引起高发病率、高死亡率，并带来高经济负担。细菌的快速鉴定在细菌感染的诊断中发挥着重要作用。细菌鉴定的方法有很多，例如生化试验、免疫学的方法、DNA测序和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱。其中基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight massspectrometry, MALDI-TOF MS）的发展彻底改变了细菌鉴定的现状，细菌的基因型和表型之间建立了桥梁。[BIZZINI, A., GRUB, G. Matrix Assisted Laser DesorptionIonization Time of Flight Mass Spectrometry a Revolution in ClinicalMicrobial Identification. [J]. Clinical Microbiology and Infection, 2010, 16,1614-1619.]，但使用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱进行细菌鉴定时，单个样本点需要超过10⁴个细菌细胞以产生质量合格的谱图，用于与标准谱图库中的参考谱图进行比对。质量差的质谱图会导致错误的鉴定结果，甚至在临床诊断中产生假阴性的诊断结果。基质辅助激光解析电离飞行时间质谱的检测灵敏度很大程度上受到制样方法的限制，传统的制样方法是使用移液枪直接在普通的靶板上进行点样，得到的样品点直径约2毫米，远大于激光光束直径（~0.1毫米），这使得样品不能得到有效的利用。等离激元金纳米囊泡为解决这一问题提供了一种新的思路。

等离激元纳米囊泡是一种微胶囊，即在微米级的液滴表面包裹着一层自组装的纳米粒子。[DINSMORE, A. D., HSU. M. F., NIKOLAIDES, M. G., et al. Colloidosomes:Selectively Permeable Capsules Composed of Colloidal Particles. [J]. Science,2002, 298: 1006-1009.]只需通过简单的乳化操作，便可以快速制备大量一定尺寸的微米级的等离激元纳米囊泡。[BOLLHORST, T., REZWAN, K., MAAS, M., et al. ColloidalCapsules: Nano- and Microcapsules with Colloidal Particle Shells. [J].Chemical Society Reviews, 2017, 46, 2091-2126.]等离激元纳米囊泡的直径可以与基质辅助激光解析电离飞行时间质谱的激光束的直径相匹配。因此，利用这一特点，将等离激元纳米囊泡应用于MALDI-TOF MS的样品制备过程，高通量产生小尺寸样品点，这些样品点使得细菌样品具有非常高的表面密度，大大改善了离子化/解吸过程中的样品利用率，提高了MALDI-TOF MS检测细菌的灵敏度。

发明内容

为了进一步提高MALDI-TOF MS鉴定细菌的灵敏度，克服传统样品制备方法的不足，本发明的目的在于提供一种基于等离激元金纳米囊泡的超灵敏细菌鉴定方法。本发明方法能实现低拷贝数细菌的快速鉴定，其制备过程简单，高效，且检测灵敏度相较于传统MALDI-TOF MS方法大大提高。通过等离激元金纳米囊泡封装细菌，只有纳升级的样品用于分析，其余的可以通过离心作用回收用于其他实验，有效节省样品。

本发明的技术方案具体如下：

一种基于等离激元金纳米囊泡的超灵敏细菌鉴定方法，具体步骤如下：