檢測金黃色葡萄球菌的微叉指電極阻抗生物傳感器研究

王春皓，崔傳金，*，谷學靜，陳宏碩，2，張學超，李靜

（1.華北理工大學電氣工程學院，河北唐山063210；2.山西農(nóng)業(yè)大學工學院，山西太谷030801；3.貴州銅仁學院，貴州銅仁554300）

金黃色葡萄球菌（金葡，Staphylococcus aureus）是一種可以通過食物、水、空氣等多種途徑傳播的食源性致病菌，其可能會引起食物中毒、急性肺炎等癥狀，也可能給皮膚造成很大的傷害等[1-3]，給人們帶來極大恐慌。目前對于金黃色葡萄球菌的檢測主要通過聚合酶鏈式反應(yīng)技術(shù)、酶聯(lián)免疫技術(shù)等免疫手段來實現(xiàn)[4]，然而這些方法存在諸多缺陷、并不適用于現(xiàn)場快速檢測，相比之下電化學傳感器的性能則更為優(yōu)越，特別是電化學阻抗生物傳感器，這類傳感器主要通過測量電化學反應(yīng)中阻抗的變化，實現(xiàn)對被測物的快速檢測[5]。

微叉指電極是一種可以在阻抗傳感器中作為信號轉(zhuǎn)換器的電極形式[6]，其檢測時，首先將電極連入電化學工作站來獲得分布在其周邊的電場，由于細菌等待測物可與電極表面的抗體等目標受體發(fā)生特異性反應(yīng)，引起周圍電場變化，因而可以通過電化學阻抗譜技術(shù)檢測到其表面發(fā)生的阻抗變化，從而進一步檢測出待測微生物的濃度。其在微生物的檢測方面應(yīng)用較為廣泛，Uria等[7]等制備了檢測牛奶中大腸桿菌的鉑叉指電極阻抗傳感器，其檢測范圍為102cfu/mL～106cfu/mL。劉雙等[8]設(shè)計了一種基于金微叉指電極的檢測牛奶中體細胞數(shù)的阻抗生物傳感器，其不僅能夠正確區(qū)分出的不同濃度的試驗?zāi)虡?，而且還得出了其傳感器等效電路中常相位角元件阻值與其檢測的牛奶中體細胞數(shù)具有較好線性關(guān)系的結(jié)論，但是據(jù)資料顯示，目前基于微叉指電極阻抗生物傳感器檢測金黃色葡萄球菌的研究甚少，所以本文設(shè)計了基于納米氧化鋅的微叉指電極阻抗生物傳感器來實現(xiàn)金黃色葡萄球菌檢測。

本試驗首先用COMSOL仿真設(shè)計出氧化銦錫（indium tin oxide，ITO）微叉指電極結(jié)構(gòu)，并用電化學方法在叉指電極上沉積納米ZnO[8-9]，隨后將鏈酶親和素修飾在納米ZnO上，并將生物素化的金黃色葡萄球菌抗體固定到傳感器的表面[10-12]，最后進行金黃色葡萄球的檢測。試驗中，COMSOL仿真的應(yīng)用，可以優(yōu)化電極設(shè)計結(jié)構(gòu)，為傳感器的構(gòu)建提供一個性能優(yōu)越的基底，納米ZnO的修飾，為抗體的固定提供了更多的有效空間，而親和素與生物素之間的作用，不僅會放大傳感器的檢測信號，也會提高抗體的有效固定率，最終實現(xiàn)傳感器檢測能力的提升。

1 材料與方法

1.1 試驗藥品及設(shè)備

金黃色葡萄球菌菌株（ATCC29740）：華北理工大學基礎(chǔ)醫(yī)學院；抗金黃色葡萄球菌抗體704（小鼠單克隆抗體，其與金黃色葡萄球菌、蛋白a陰性金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌特異性反應(yīng)）：abcam中國公司；鏈霉親和素（streptavidin，SA）：ABExBIO 公司；磷酸緩沖鹽溶液（phosphate buffer saline，PBS，pH=7.4）：Biosharp賽國生物科技；生物素琥珀酰亞胺脂（NHS-biotin）、戊二醛溶液（glutaraldehyde，GA，50%GA in H2O）、吐溫-20（Tween-20）、3-氨丙基三乙氧基硅烷（3-aminopropyltriethoxysilane，APTES）：上海梯希愛化成工業(yè)發(fā)展公司；牛血清蛋白（bovine serum albumin，BSA）：Bovogen北京沃卡威生物技術(shù)公司；六水合硝酸鋅：天津恒興化學試劑制造公司；磷酸鹽吐溫緩沖液（100 mL PBS+50 μL Tween-20，自制）。

電化學工作站（Reference 600）：美國Gmary公司；生化培養(yǎng)箱（LRH-250）：上海慧泰儀器制造公司；恒溫搖床（TS-100B）：上海合恒儀器設(shè)備公司；低溫恒溫槽（DC0515）：上海舜宇恒平科學儀器公司；離心機（C1-20B）：上海菲恰爾分析儀器公司；立式壓力蒸汽滅菌器（LDZX-30KBS）：上海申安醫(yī)療機械廠；超純水機（XYF2-10-H）：北京湘順源科技公司。

1.2 方法

1.2.1 ITO微叉指電極設(shè)計

影響微叉指電極性能的因素主要有兩部分，一部分是電極構(gòu)成材料，主要材料有金、銀、ITO等，金、銀電極性能較好，但是其價格較昂貴，性價比較低，而ITO電極不僅成本低，而且性能也不錯，是目前叉指電極研究較熱的材料。另一部分影響因素則是電極結(jié)構(gòu)，主要有叉指數(shù)、指長、指寬比、指間距以及電極厚度等，這些參數(shù)都會給傳感器的檢測效果帶來很大影響，因此，需要設(shè)置適宜結(jié)構(gòu)參數(shù)的電極來進行試驗，但是由于實際操作驗證傳感器的性能比較困難，所以需要引進仿真技術(shù)來驗證傳感器的性能。

試驗選用的仿真技術(shù)是COMSOL仿真，仿真的主要內(nèi)容是設(shè)計出適宜的電極叉指數(shù)、電極叉指指長、指寬、指間距等，通過仿真，可以得出其電場、阻抗、容抗等的變化關(guān)系[13]。根據(jù)Pourmir等[14]的仿真實驗分析并結(jié)合本試驗的具體需要進行了仿真，其部分仿真示意圖如圖1所示。

圖1是電極仿真時檢測10萬cfu/mL金葡細胞時的示意圖，其中左圖是其二維示意圖，而右圖為其三維電場分布示意圖，細胞隨機的分布在溶液中或貼壁分布傳感器表面，在接近傳感器的表面時電場分布比較均勻，采用抗體抗原綁定技術(shù)，將細胞固定在傳感器的表面時，會極大的提高檢測的靈敏度。當選擇ITO電極時，通過仿真得出，叉指指寬為30 μm，指間距為30 μm，指長為10 mm，叉指數(shù)為64對時，其電場分布最為均勻，檢測的靈敏度最高。

圖1 基于COMSOL仿真設(shè)計的叉指電極檢測金葡時二維（左）、三維（右）示意圖Fig.1 Two-dimensional（left）and three-dimensional（right）schematic diagrams of the interdigited electrode based on COMSOL simulation

1.2.2 金黃色葡萄球菌培養(yǎng)

首先分別自制固態(tài)瓊脂培養(yǎng)基和液態(tài)營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基，用接種環(huán)將金葡從原菌菌株中轉(zhuǎn)接到固態(tài)培養(yǎng)基上（采用平板劃線法），將其置于生化培養(yǎng)箱中37℃孵育24 h，取出后再次用接種環(huán)將其從孵育完的固態(tài)培養(yǎng)基上轉(zhuǎn)接到液態(tài)培養(yǎng)基（100 mL）中，置于搖床搖動振蕩24 h（37℃、180 r/min），隨后繼續(xù)轉(zhuǎn)接到液態(tài)培養(yǎng)基（100 mL）并用搖床搖動振蕩2 h來稀釋金黃色葡萄球菌，稀釋后用液槍取1 mL菌液（4組）并將其離心重懸 3 次（7 000 r/min、3min），然后取 10 μL重懸后的菌液用PBS溶液梯度稀釋為101cfu/mL～108cfu/mL的待測樣品并置于4℃?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 傳感器的構(gòu)建原理

檢測細菌的阻抗生物傳感器構(gòu)建時主要考慮兩個方面，一方面是抗體的有效固定量，這主要取決于傳感器的結(jié)構(gòu)及抗體與傳感器界面的親和力；另一方面是傳感器的非特異性吸附，基于此構(gòu)建了本傳感器。首先，在ITO叉指電極上修飾納米ZnO，隨后利用APTES對納米ZnO表面進行改性，這一步主要利用了納米ZnO表面的-OH與APTES的上的-Si-共價偶聯(lián)形成-Si-O-鍵，而且APTES上還存在著可用于功能化修飾的-NH，隨后用戊二醛來繼續(xù)修飾傳感器，其可與APTES的-NH形成-C-N=C-鍵，從而交聯(lián)在傳感器上，而鏈酶親和素修飾到傳感器上后，其上的-NH可與戊二醛上另一端的醛基共價偶聯(lián)，從而將其固定到傳感器的表面，隨后利用生物素和鏈霉素的強親和力作用，將金葡抗體固定到傳感器的表面上，從而提高了抗體的固定效率。而為了降低傳感器的非特異性吸附，本方法向固定好抗體的傳感器上加入了BSA。

1.2.4 傳感器的構(gòu)建流程

首先用10%的稀鹽酸充分浸泡ITO電極以去除其表面異物、隨后將其放入丙酮、無水乙醇中來充分超聲清洗，最后用超純水沖洗來去除清洗過程遺留的無水乙醇等，清洗完畢后利用電化學方法將納米ZnO沉積到叉指電極上，沉積時，采用三電極沉積體系，其中，沉積溶液為 0.1 mol/L 的 Zn（NO3）2·6（H2O）水溶液，沉積電壓為-1.1 V，沉積時間為300 S，溫度為70℃，其制備原理如下：

接下來將沉積納米ZnO的電極工作區(qū)在室溫下用APTES水溶液（體積比1∶200）浸泡24 h，來實現(xiàn)傳感器表面納米ZnO的硅烷化，隨后將其工作區(qū)浸入戊二醛水溶液（0.01 mol/mL PBS+0.2 mmoL/mL GA）中，室溫陰暗環(huán)境浸泡4 h，至此，ZnO表面改性完畢，接下來向其工作區(qū)加入100 μL鏈霉親和素溶液（0.2 mg SA+0.1 mLPBS），并置于 4℃環(huán)境 10 h，完成后用PBST沖洗。

抗體的固定是傳感器構(gòu)建的重要環(huán)節(jié)，為了將金黃色葡萄球菌抗體更好的固定到傳感器表面，需要將抗體用生物素琥珀酰亞胺脂生物素化，首先將抗體溶液（1 mg Ab+1 mLPBS）與生物素琥珀酰亞胺脂溶液（0.1 mg NHS-bition+50 μL PBS）充分混合均勻，隨后將其0℃孵育3 h，待孵育完成將其透析，隨后進行金黃色葡萄球菌抗體的固定，向傳感器工作區(qū)滴加100 μL處理過的抗體（Biotin-Ab，B-Ab），4 ℃孵育 10 h，隨后用PBST沖洗工作區(qū)，最后向傳感器的工作區(qū)滴加50 mL 1wt%BSA來封閉非特異性位點。傳感器的組裝流程圖如圖2所示。

圖2 檢測金葡的傳感器構(gòu)建流程圖Fig.2 Construction flow diagram of sensor for detecting Staphylococcus aureus

1.2.5 金黃色葡萄球菌的檢測

將梯度濃度的金葡菌液（100 μL）分別滴加到傳感器工作區(qū)，37℃孵育60 min，并設(shè)置對照組（向工作區(qū)滴加100 μL無菌PBS溶液），隨后進行檢測，首先分別將傳感器與電化學工作站連接，向其工作區(qū)滴加85 μL PBS溶液作為測試溶液，并設(shè)置測試頻率參數(shù)100 mHz～100 kHz，測試電壓參數(shù)5 mV等，隨后在兩電極體系中進行電化學測試，得出的結(jié)果用阻抗歸一化方法（normalized impedance change，NIC，公式 6）分析，選取某一頻率點來分析阻抗幅值與控制值的差異，其測試模型如圖3所示。

式中：Zsample為測試不同濃度金黃色葡萄球菌時某一頻率下產(chǎn)生的總阻抗的模值；Zpbs為同一頻率下測試PBS溶液產(chǎn)生的總阻抗模值。

圖3 傳感器檢測金黃色葡萄球菌模型圖Fig.3 Model diagram for detecting Staphylococcus aureus by sensor

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

本試驗測試結(jié)果分析采用歸一化方法、probit概率分析方法，作圖軟件為Origin軟件、Excel軟件及Visio軟件。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 傳感器的表征

為了更好的分析及驗證傳感器的組裝情況，需要對傳感器的組裝過程表征，首先用場發(fā)射掃描電鏡表征分析了叉指電極表面納米ZnO的修飾情況，隨后依次對修飾的各個階段進行了循環(huán)伏安測試。傳感器修飾后的電鏡圖及循環(huán)伏安曲線圖見圖4。

圖4 傳感器修飾后的電鏡圖及循環(huán)伏安曲線圖Fig.4 Electron micrograph and cyclic voltammetry curve after sensor modification

由圖4b發(fā)現(xiàn)，沉積納米ZnO的ITO電極的電流氧化還原峰遠遠低于未處理的ITO的氧化還原峰，而結(jié)合電鏡圖，很容易分析出其峰值變化的原因在于傳感器修飾后形成了更為致密的納米片狀結(jié)構(gòu)，電荷在其表面轉(zhuǎn)移難度會大幅度增加，因而修飾后的氧化還原峰大幅下降。

隨后，又對修飾的各個階段進行了電化學阻抗測試，由其曲線圖見圖5。

由圖5發(fā)現(xiàn)，隨著逐層的修飾，傳感器的總阻抗不斷增大，結(jié)合圖7等效電路分析，總阻抗模值變大的原因可能是當不同材料修飾到傳感器的表面，其在電極上可能起著分隔層或絕緣層的作用，從而阻礙了傳感器表面電子的傳遞，而且隨著逐層的修飾，其阻礙作用會越來越明顯，而圖4b的循環(huán)伏安曲線變化趨勢也印證了這一點。

圖5 傳感器組裝電化學阻抗譜測試曲線（Bode圖）Fig.5 Bode diagram of sensors assembly

以上電化學表征方法可以說明傳感器的修飾過程中的阻抗變化趨勢，但是對于其修飾物的成分卻無法證明，為此需要通過激光拉曼光譜和紅外吸收光譜對其表面材料的修飾進行表征，圖6為其光譜圖。

在圖6a拉曼光譜中，其在325、428、580 cm-1有3個特征峰，結(jié)合圖4電鏡圖以及孫倩等[15]的試驗，可以確認其是納米ZnO。

圖6 傳感器修飾后的拉曼光譜圖及紅外光譜圖Fig.6 Raman spectrum and infrared spectrum after sensor modification

在圖6b傅里葉變換紅外光譜中，ZnO光譜中在501 cm-1、3 300 cm-1有明顯特征峰，結(jié)合相關(guān)試驗[16]分析，501 cm-1處為Zn-O吸收峰，而3 300 cm-1處應(yīng)為-OH吸收峰，當修飾上APTES/GA后，由1 105 cm-1處（Si-O-Si），1 678 cm-1處（-NH-），2 959 cm-1處（-C-NH2-），1 708 cm-1處（C=O）的特征峰表明在納米ZnO表面已經(jīng)修飾APTES和GA。

結(jié)合CV、FESEM、EIS技術(shù)、激光拉曼光譜、紅外吸收光譜等多種表征方法，表明傳感器表面已修飾各種材料，傳感器構(gòu)建完成。

2.2 傳感器等效電路分析

傳感器檢測金黃色葡萄球菌時發(fā)生的阻抗變化，可以用模擬等效電路來分析，傳感器的等效電路是根據(jù)Nguyen等實驗[17]的等效電路分析改進而來，其電路圖如圖7所示。

圖7 金葡檢測電路擬合圖Fig.7 Circuit fitting diagram for detection of Staphylococcus aureus

電路圖主要由雙電層電容和溶液阻抗以及法拉第阻抗三部分構(gòu)成，其中Rw為測試體系中產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移電阻和Warburg電阻，Cw是測試體系中產(chǎn)生的Warburg電容，Cdl是傳感器表面產(chǎn)生的雙電層電容，其擬合時需要用性能更好的常相位角元件替代，Cs為測試體系中產(chǎn)生的介質(zhì)電容，而Rs為測試體系中產(chǎn)生的溶液電阻，根據(jù)Kim等[18]的試驗了解到Rs、Rw、Cw代表電解質(zhì)溶液的本體性質(zhì)以及其擴散特性，它們不受電極表面發(fā)生的物理化學轉(zhuǎn)變的影響。所以本試驗進行擬合時重點圍繞雙電層電容以及介質(zhì)電容與總阻抗之間產(chǎn)生的影響來分析。

2.3 金黃色葡萄球菌的檢測分析

在金黃色葡萄球菌檢測時，根據(jù)試驗經(jīng)驗，將測試頻率選在100 mHz～100 KHz的范圍內(nèi)，測試時分別檢測0～108cfu/mL的金黃色葡萄球菌得出其Bode圖，見圖8。

圖8 傳感器檢測無菌PBS、102cfu/mL～107cfu/mL金黃色葡萄球菌Bode圖Fig.8 BODE diagram of PBS and Staphylococcus aureus in different concentrations by sensors

圖8中曲線分別為測試無菌PBS溶液以及102cfu/mL～107cfu/mL的金黃色葡萄球菌的阻抗曲線，其中，10 cfu/mL阻抗曲線與無菌PBS阻抗曲線基本一致，108cfu/mL阻抗曲線與107cfu/mL阻抗曲線基本一致，其無法區(qū)分，故不再體現(xiàn)。從圖8中明顯可以看出在高頻階段，各濃度測試的阻抗曲線圖基本趨于一致，而在低頻階段，則有明顯的差異，檢測的金黃色葡萄球菌濃度越大，其總阻抗的模值越大，結(jié)合Joung等[19-20]的試驗進行分析。

當傳感器檢測細菌時，在低頻階段，電荷在液相導體和金屬導體中的移動速度不同，液體中離子移動的速度要遠遠小于金屬中電子的轉(zhuǎn)移速度，因而其在電極表面形成了電荷堆積，從而形成了雙電層電容Cdl，Cdl計算公式為公式7，同一頻率下，隨著檢測的細菌濃度增大，細菌細胞對傳感器表面的阻礙會越來越強，因而A會越來越小，而其它量基本不變，因此，隨著細菌濃度的增大，溶液與傳感器表面產(chǎn)生的雙電層電容會越來越小，總阻抗的模值也就越來越大。

式中：ε和ε0分別為電解質(zhì)與真空的介電常數(shù)；d為雙電層厚度；A為溶液與電極的接觸面積。

當在高頻階段時，通過細菌細胞間的電流會越來越大，電荷轉(zhuǎn)移受到細胞間的相對阻礙也就越來越小，其通過細胞也會越來越容易，因而雙電層電容對傳感器的影響也就越來越小，此時，傳感器產(chǎn)生的阻抗變化則應(yīng)是體系內(nèi)的介質(zhì)電容主導的，而介質(zhì)電容并不會隨待測菌的濃度增大而發(fā)生很大變化，因而隨著細菌濃度的增大，傳感器的總阻抗并不會明顯增大，反而會隨著頻率的增大而趨于一致。所以本傳感器在低頻時，雙電層電容占據(jù)了主導趨勢，而高頻時，介質(zhì)電容占據(jù)了主導趨勢。

為了更好地分析傳感器檢測不同濃度時其總阻抗模值與頻率的關(guān)系，截取了圖8中的100 Hz～1 kHz頻率區(qū)間部分得出圖9，并引用數(shù)學方法來協(xié)助分析。

圖9 100 Hz-1 kHz Bode圖Fig.9 Bode diagram from 100 Hz to 1 kHz

從圖9上發(fā)現(xiàn)，當頻率為100 Hz時其各濃度間的阻抗曲線可以明顯區(qū)分，利用公式6計算出該頻率下各濃度的NIC數(shù)值，并分別計算4組平行試驗平均值，將其數(shù)據(jù)擬合成相關(guān)曲線（圖10），其中，R2為0.973 8，擬合線性方程為 y=0.055x+0.016 6（n=4，y為不同濃度NIC值，x為濃度對數(shù)），可見，傳感器檢測不同濃度金黃色葡萄球菌時產(chǎn)生的總阻抗模值歸一化數(shù)值與其濃度對數(shù)呈較好的線性關(guān)系。

圖10 傳感器檢測不同濃度金葡的NIC線性擬合圖（n=4）Fig.10 NIC linear fitting diagram of sensors for detecting the concentration of Staphylococcus aureus in different concentration（n=4）

檢出限是評價傳感器的一個重要指標，本傳感器檢測時，發(fā)現(xiàn)傳感器檢測10 cfu/mL時其阻抗曲線與無菌PBS阻抗曲線基本一致，而當濃度為100 cfu/mL時，其在Bode圖上曲線與無菌PBS曲線可以明顯區(qū)分，因而可以確定傳感器的檢出限應(yīng)該在0～100 cfu/mL之間，但是其具體值無法通過Bode圖來體現(xiàn)，所以需要引入概率知識來分析其檢出限，首先將50 cfu/mL～100 cfu/mL濃度等分為5個區(qū)間，分別在每個濃度區(qū)間測試2次，來檢測其中有無金黃色葡萄球菌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每次都檢測到了金黃色葡萄球菌，顯而易見，傳感器的檢出限并未在此區(qū)間，于是再將0～50 cfu/mL等分為5個區(qū)間，其具體檢測情況如表1所示。

表1 基于probit方法對傳感器檢出限的概率分析Table 1 Probability analysis of LOD based on probit method

在表1中，將得出的數(shù)據(jù)用spss23中的probit概率分析處理得出，在95%置信區(qū)間內(nèi)，可以檢測到的金葡最低濃度為42.678 cfu/mL的概率為95%，因而通過試驗并結(jié)合數(shù)學方法大致可以推算出傳感器的檢出限為43 cfu/mL。

2.4 特異性驗證

進行傳感器的特異性試驗分析時，首先用同批制備的傳感器分別檢測102、104、106cfu/mL的金黃色葡萄球菌、E.coli O157：H7、沙門氏桿菌以及布魯氏菌，并分別測試無菌PBS（設(shè)置3組平行試驗），最后分別選取其在100 Hz時阻抗值，用公式6處理，將每次測試的NIC值進行統(tǒng)計（表2）。

表2 傳感器的特異性驗證統(tǒng)計表（n=3）Table 2 Statistical table of sensor specificity test（n=3）

從表2中清晰看出，當檢測金黃色葡萄球菌時，傳感器的NIC明顯增大，而檢測其它菌時，其NIC變化相對于金黃色葡萄球菌的變化很小，說明傳感器的特異性較強。

2.5 穩(wěn)定性測試

傳感器構(gòu)建完成后，其穩(wěn)定性也是必須考慮的因素，為了驗證傳感器的穩(wěn)定性，將制備好的3組傳感器進行阻抗測試（測試無菌PBS），分別取頻率100 Hz時阻抗模值，測試完畢后將其放入冰箱保存（工作區(qū)用PBS浸泡），在7、14 d后再次對無菌PBS進行阻抗測試，其在100 Hz時阻抗模值分別為R2、R3。表3是不同傳感器在7 d～14 d后阻抗變化情況（變化率公式為公式8）。

表3 傳感器穩(wěn)定性測試Table 3 Stability test of sensors

式中：Rc為阻抗變化率；R為7 d～14 d后測試阻抗模值。

由表3發(fā)現(xiàn)，其變化率在7 d時為10%以下，14 d時變化率在12%左右，可見，傳感器的穩(wěn)定性較好。

2.6 實際樣品檢測

本試驗中，傳感器檢測金黃色葡萄球菌針對的都是純菌，但是生活中的細菌檢測不可能是純菌檢測，為了能夠更好的研究傳感器在實際樣品中的檢測能力，分別將105cfu/mL的金黃色葡萄球菌加入到1 mL未開封的純牛奶、橙汁以及早餐奶中，然后分別用本傳感器來檢測。傳感器實際樣品檢測見表4。

表4 傳感器實際樣品檢測Table 4 Actual sample detection of sensors

由表4中檢測數(shù)據(jù)得出傳感器的樣品回收率大概在91%～112%，傳感器基本上具備了實際檢測的能力。

3 結(jié)論

本試驗設(shè)計了一種基于納米材料修飾叉指電極的快速檢測食品中金黃色葡萄球菌的阻抗生物傳感器，其利用COMSOL仿真設(shè)計了適宜的叉指電極結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用納米ZnO修飾叉指電極來增大了傳感器的抗體固定空間，利用生物素與親和素的作用來提高抗體固定效率，利用激光拉曼光譜、FESEM、循環(huán)伏安法、紅外吸收光譜等對傳感器的形貌與構(gòu)建進行了表征，利用電化學方法對滴加不同濃度金葡的傳感器進行了阻抗測試，檢測結(jié)果用阻抗歸一化方法分析，得出傳感器檢測金黃色葡萄球菌的總阻抗模值歸一化數(shù)值與其濃度對數(shù)（102cfu/mL～107cfu/mL）呈線性關(guān)系的結(jié)論，同時，結(jié)合probit概率分析得出其檢出限為43 cfu/mL，相比其它方法，本傳感器的檢出限與檢測范圍都得到了提升，此外通過試驗也證明了其特異性較強，穩(wěn)定性好，而且檢測時間快，制造成本低，具備了實際樣品檢測能力。