研究目的
开发一种简便、可重复使用且高灵敏度的无标记阻抗传感器,利用万古霉素功能化的三氧化钨薄膜区分革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
研究成果
这种人工合成的万古霉素功能化三氧化钨叉指电极传感器具有操作简便、灵敏度高、无需标记的特点,其检测限低至102 CFU/ml且线性范围宽。该传感器能在生理条件下有效区分革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌,并鉴别活细胞与非活细胞。虽然仍需进一步研究临床样本的影响,但该传感器良好的可扩展性和可重复使用性使其在临床和环境监测领域具有实际应用前景。
研究不足
需要进一步探究各类临床样本的复杂性及其对阻抗的影响。潜在的优化方向包括提升传感器在不同生物基质中的稳定性,以及实现高通量应用的规?;?/p>
1:实验设计与方法选择:
研究采用氧化钨薄膜上的金叉指电极设计阻抗传感器,通过万古霉素功能化实现对革兰氏阳性菌的特异性捕获。使用阻抗谱进行检测,并通过XRD、FESEM、AFM、FTIR和SEM等表征技术确认材料特性及功能化效果。
2:样本选择与数据来源:
细菌菌株包括大肠杆菌ATCC 25922、金黄色葡萄球菌ATCC 9144、铜绿假单胞菌ATCC 14886、枯草芽孢杆菌ATCC 6633、卵形假单胞菌NRRL B-85、荧光假单胞菌NCIM、地衣芽孢杆菌NRRL 1001和多粘芽孢杆菌DSM 366。细胞在LB培养基中培养后离心收集,并重悬于PBS或其他培养基中进行实验。
3:金黄色葡萄球菌ATCC 铜绿假单胞菌ATCC 枯草芽孢杆菌ATCC 卵形假单胞菌NRRL B-荧光假单胞菌NCIM、地衣芽孢杆菌NRRL 1001和多粘芽孢杆菌DSM 366。细胞在LB培养基中培养后离心收集,并重悬于PBS或其他培养基中进行实验。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括用于钨沉积的射频溅射系统、WO3形成的加热炉、光刻图案化工具、紫外-可见光谱仪(Perkin Elmer)、XRD(Rigaku Ultima IV)、FESEM(JEOL)、FTIR(Nicolet iN10,赛默飞世尔科技)、EDX(日立TM 3000台式显微镜)、SEM(蔡司EVO 50)、AFM(布鲁克Innova)、阻抗分析仪(BioLogic SP150)、超声波清洗器(Vibra-cell,SONICS)及离心机。材料包括带SiO2的硅片、钨、金、铬、万古霉素、piranha溶液、乙醇、PBS、FBS、NaCl、细菌培养基及氧化还原溶液。
4:0)、AFM(布鲁克Innova)、阻抗分析仪(BioLogic SP150)、超声波清洗器(Vibra-cell,SONICS)及离心机。材料包括带SiO2的硅片、钨、金、铬、万古霉素、piranha溶液、乙醇、PBS、FBS、NaCl、细菌培养基及氧化还原溶液。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:制备过程包括在SiO2/Si上沉积钨并氧化为WO3,通过光刻和Cr/Au沉积形成叉指电极结构。功能化步骤包含piranha溶液清洗、万古霉素孵育及冲洗。细菌样本经制备后施加于传感器,在氧化还原溶液中通过频率扫描测量阻抗。活力测试采用超声波处理和平板计数法。
5:数据分析方法:
阻抗数据通过Bode图和Nyquist图分析,采用EIS频谱分析仪中的Powell算法进行等效电路建模,并运用统计学方法计算检测限(LOD)。通过FTIR、XRD及显微数据解读材料和功能化效果。
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X-Ray diffraction
Ultima IV
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