一種新型的檢測鉻離子的微生物傳感器制造技術

本發明專利技術公開了一種新型的檢測鉻離子的微生物傳感器。它包括PC檢測底板，在PC檢測底板表面具有一條合金涂層傳導通道，合金涂層傳導通道一端與引線相連，另外一端為檢測涂層，在檢測涂層上方覆蓋有一層PC蓋板，在PC蓋板上，與檢測涂層相對應的位置設有檢測池，檢測涂層成為檢測池的底面，在檢測池的檢測涂層表面敷有一層鉻離子感應層；所述的鉻離子感應層是由石墨粉、人蒼白桿菌凍干粉和液體石蠟按照質量比45:45:10組成，將三者混合均勻后，平鋪于檢測涂層表面。本發明專利技術實現了樣品需要量少、檢測時間短、靈敏度高、檢測下限低等特點，極易攜帶，便于實時監測；最重要的是制作成本低廉，可大批量生產，還穩定性高，生物選擇性也高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于微生物微電極領域，具體涉及一種新型的檢測鉻離子的微生物傳感器。
技術介紹
鉻是自然界中廣泛存在的一種元素，主要以三價鉻和六價鉻的形式存在。三價鉻參與人和動物體內的糖與脂肪的代謝，是人體必需的微量元素；六價鉻則是明確的有害元素，能使人體血液中某些蛋白質沉淀，引起貧血、腎炎、神經炎等疾病，長期與六價鉻接觸還會引起呼吸道炎癥并誘發肺癌或者引起侵入性皮膚損害，嚴重的六價鉻中毒還會致人死亡。因為鉻是工業界廣泛使用的物質之一，多應用于鋼鐵制造、金屬腐蝕和電鍍業等等。不同產業所排放的含鉻廢水，如未謹慎處理將導致水體中殘留大量毒性六價鉻化合物進入環境。所以，鉻污染一直是公共衛生與環境保護上重視的議題，美國環保署(USEPA)已將其列名為最危害人類十七種物質之一。我國規定工業廢水中鉻的最高排放濃度為O. 5mg/L (飲用水中鉻含量上限為O. 05mg/L)。目前檢測水中六價鉻金屬離子的方法主要是原子吸收光譜儀，此類設備價格昂貴，操作過程繁瑣，檢測也需耗費不少時間。因此，在檢測的過程中，上萬噸不合格的工業廢水可能已流入河流。用簡單的、快捷的傳感技術來檢測鉻離子是目前最佳的、最廉價的、最及時的解決辦法。而電勢法離子選擇性傳感器更是因高靈敏度、低成本和快速響應而被廣泛應用于檢測
傳感器分為電化學傳感器和生物傳感器兩大類。高穩定性是電化學傳感器的一大優點，但對被檢物(例如鉻離子)的選擇性與生物傳感器相比就稍遜一籌了。以往制備生物傳感器是用活性微生物粘附固定在電極上，這樣微生物的活性成了傳感器使用壽命和穩定性的決定因素。另外，挑選對被檢物具選擇性的微生物，也是制備生物傳感器的關鍵。有文獻提到一些對鉻具有抵抗力或可將其還原減毒的代表性細菌包括Pseudomonas aeruginosaA2Chr、Bacillus megaterium TKW3> Enterobavter cloacaeHOl 及 Bacillus firmus 等(Ganguli andTripathi, 2002;Cheung et al·，2006;Sau etal.，2008)，這類細菌可應用于去除六價鉻污染，但是這些菌株的種類還是非常有限，特別缺少一些本土化的菌株。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種簡單易用、成本低廉、便于攜帶、探測響應快，靈敏度高，穩定性高，檢測下限低和使用壽命長的新型的檢測鉻離子的微生物傳感器。本專利技術的新型的檢測鉻離子的微生物傳感器，其特征在于，包括PC檢測底板，在PC檢測底板表面具有一條合金涂層傳導通道，合金涂層傳導通道一端與引線相連，另外一端為檢測涂層，在檢測涂層上方覆蓋有一層PC蓋板，在PC蓋板上，與檢測涂層相對應的位置設有檢測池，檢測涂層成為檢測池的底面，在檢測池的檢測涂層表面敷有一層鉻離子感應層；所述的鉻離子感應層是由石墨粉、人蒼白桿菌(Ochrobactrum anthropi)GIMT1. 002凍干粉和液體石蠟按照質量比45:45:10組成，將三者混合均勻后，平鋪于檢測涂層表面。所述的檢測涂層優選呈圓盤狀，其直徑為l(Tl5mm。這種直徑的圓盤狀檢測涂層可使鉻離子感應層有效地附著在電極的檢測涂層上，避免電信號損失，又能保持其良好的靈敏性，且節省空間。所述的合金涂層傳導通道優選是用合成黃金、鉬金或銀電鍍而成，其起電信號傳導作用。所述的PC檢測底板和PC蓋板指的是其材質為PC (聚碳酸酯)材質制成的檢測底板和蓋板。所述的鉻離子感應層的厚度優選為< 1mm。 本專利技術的新型的檢測鉻離子的微生物傳感器可以通過引線與多通道數據采集儀相連，實現對樣品中鉻離子的快速、有效分析檢測。本專利技術結合電化學傳感器(高穩定性)與生物傳感器(高選擇性)的優點，用“鉻耐受性”本土菌株人蒼白桿菌(Ochrobactrum anthropi) GIMTI. 002作為檢測鉻離子的感應元件，用凍干技術制備人蒼白桿菌(Ochrobactrum anthropi) GIMTI. 002菌株凍干粉，并將凍干菌株混合碳粉固定在檢測涂層上，以多通道數據收集器為信號輸出顯示裝置，建立鉻離子濃度與電極輸出信號(電壓值)的關系，成為檢測含鉻廢水的新型的檢測鉻離子的微生物傳感器。本專利技術實現了樣品需要量少、檢測時間短、靈敏度高、檢測下限低等特點，極易攜帶，便于實時監測；最重要的是制作成本低廉，可大批量生產，還穩定性高，生物選擇性也高。并且，本專利技術與相關的測試技術及數據處理軟件相結合，將可進一步實現原位、在線的微全分析系統，給傳統環境檢測帶來根本的變革。本專利技術的人蒼白桿菌(Ochrobactrum anthropi)GIMTI. 002,保藏于廣東省微生物菌種保藏中心(地址廣東省廣州市越秀區先烈中路100號大院微生物所實驗樓五樓)，其保藏編號是GMT1. 002，該菌種是對外銷售的，任何人都可以從這里購買到該菌種。附圖說明圖I是人蒼白桿菌(Ochrobactrum anthropi) GIMT1. 002在不同濃度的絡離子環境下的生長曲線圖；圖2是本專利技術新型的檢測鉻離子的微生物傳感器(凍干人蒼白桿菌附著電極)的結構示意圖；圖3是本專利技術凍干人蒼白桿菌附著電極的使用示意圖；圖4是本專利技術凍干人蒼白桿菌附著電極對不同濃度鉻離子溶液的響應曲線；圖5是本專利技術凍干人蒼白桿菌附著電極靈敏度測試(濃度/電壓)標準曲線；圖6是本專利技術凍干人蒼白桿菌附著電極對不同濃度鉻離子溶液的響應曲線；圖7是本專利技術凍干人蒼白桿菌附著電極的標準曲線；圖8是本專利技術凍干人蒼白桿菌附著電極對含鉻水質標準樣品的響應曲線。其中1、PC檢測底板；11、鉻離子合金涂層傳導通道；111、鉻離子檢測涂層；112、銀引線；2、PC蓋板；3、鉻離子檢測池；4、多通道數據采集儀；5、銀-氯化銀參比電極。具體實施例方式以下實施例是對本專利技術的進一步說明，而不是對本專利技術的限制。一、新型的檢測鉻離子的微生物傳感器的制備I.菌株的選擇人蒼白桿菌GIMT1. 002對鉻離子的耐受性實驗把人蒼白桿菌GMT1. 002分別接種于含10_7mol/L 10_3mol/L硝酸鉻的LB培養基中，以光密度0D_、30°C震蕩48小時的狀況下，測定人蒼白桿菌GMT1. 002菌株的生長曲線。如圖I所示，菌株無論在低濃度(l(r7mol/L)的硝酸鉻溶液或在高濃度(l(T3mol/L)硝酸鉻溶液中皆呈現持續生長的狀態，大約30小時以后進入穩定期(圖中實線是菌株在不含鉻離子的培養基中的生長曲線)。因此證明人蒼白桿菌GMT1. 002對鉻離子具有耐受性。2.人蒼白桿菌GMT1. 002的培養與凍干粉的制備方法I)將5mL人蒼白桿菌GMT1. 002接種至500mL LB培養液內，置于30°C搖床內培養12 16小時；2)把培養好的菌株分裝到50mL的離心管里，30°C 6000rpm離心10分鐘，棄上清，得菌體。3)將菌體冷凍抽干，得到人蒼白桿菌GMT1. 002凍干粉，置于4°C保存待用。3.制備離子傳導成金涂層如圖2所示，以一塊50X75Xlmm (長X寬X厚)的聚碳酸酯底板(PC板)作為PC檢測底板1，用合金材料(主要的成分是銅和鎳)在檢測底板I上電鍍一條用于傳導電信號的“火柴型”通道，即鉻離子合金涂層傳導通道11。鉻本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型的檢測鉻離子的微生物傳感器，其特征在于，包括PC檢測底板，在PC檢測底板表面具有一條合金涂層傳導通道，合金涂層傳導通道一端與引線相連，另外一端為檢測涂層，在檢測涂層上方覆蓋有一層PC蓋板，在PC蓋板上，與檢測涂層相對應的位置設有檢測池，檢測涂層成為檢測池的底面，在檢測池的檢測涂層表面敷有一層鉻離子感應層；所述的鉻離子感應層是由石墨粉、人蒼白桿菌（Ochrobactrum?anthropi）GIMT1.002凍干粉和液體石蠟按照質量比45:45:10組成，將三者混合均勻后，平鋪于檢測涂層表面。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭詩韻，許玫英，張國霞，陳杏娟，孫國萍，郭俊，曾國驅，
申請(專利權)人：廣東省微生物研究所，佛山市環境健康與安全評價研究中心，
類型：發明
國別省市：