大腸桿菌快速檢測的電化學(xué)傳感技術(shù)及儀器研究

1、大腸桿菌快速檢測的電化學(xué)傳感技術(shù)及儀器研究大腸桿菌快速檢測的電化學(xué)傳感技術(shù)及儀器研究【摘要】：水和食品中細(xì)菌的檢測，特別是致病性細(xì)菌的檢測，對于控制傳染病、保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生和人民群眾身體健康都有著重要的意義。大腸桿菌是人及各種動物腸道中的常居菌，常隨糞便從人及動物體內(nèi)排出，廣泛散播于自然界。大部分大腸桿菌沒有致病性，但是部分能產(chǎn)生腸毒素，導(dǎo)致人體腸胃炎等疾病。特別是O157型的大腸桿菌會引起腹瀉、出血性大腸炎和溶血尿毒癥等疾病。當(dāng)他入侵到腸

2、道外的其他組織器官時(shí)，會引起尿道炎、膀胱炎、闌尾炎等，對于免疫力下降的病人還可引起敗血癥。在衛(wèi)生質(zhì)量的評價(jià)和控制中，通常采用大腸桿菌作為指示菌，利用對指示菌的檢測和控制來了解水體或食品等的受污染狀況，從而評價(jià)其質(zhì)量以保證衛(wèi)生安全。因此，建立快速檢測大腸桿菌的新方法成為環(huán)境監(jiān)測和食品衛(wèi)生領(lǐng)域?qū)＜业囊粋€(gè)巨大挑戰(zhàn)。電化學(xué)／生物傳感器是近二、三十年來發(fā)展較快的電分析化學(xué)測試和檢測技術(shù)，具有快速、準(zhǔn)確、靈敏等優(yōu)點(diǎn)。其所測的信號通常是電位、電流、電

3、阻等的變化，可以直接測量，便于儀器自動化、小型化和智能化。此外，將納米材料應(yīng)用于電化學(xué)／生物傳感器的制備，可以增大傳感器電流響應(yīng)，降低檢測限，提高靈敏度，為電化學(xué)／生物傳感器提供了無窮的發(fā)展空間。針對細(xì)菌的生物學(xué)特性，電化學(xué)／生物傳感已廣泛被應(yīng)用于食品及環(huán)境中各種病菌中的快速檢測，具有極大的應(yīng)用前景。本論文是導(dǎo)師金利通教授領(lǐng)導(dǎo)的世博會專項(xiàng)和華東師范大學(xué)優(yōu)秀博士生基金項(xiàng)氨基酚(PAP)的檢測靈敏度；對大腸桿菌進(jìn)行濃縮和預(yù)培養(yǎng)可進(jìn)一步提高了

4、其檢測靈敏度。此外，對實(shí)際水樣進(jìn)行測定，結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)方法(平板技術(shù)法)具有較好的一致性。Ⅲ酪氨酸酶(Tyr)生物傳感器快速檢測大腸桿菌的研究(第四、五章)生物傳感器具有專一、易操作、設(shè)備簡單以及測量快速準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛的應(yīng)用。本部分制備了兩種Tyr生物傳感器，并應(yīng)用于βgal活性的檢測，進(jìn)而快速檢測大腸桿菌。第四章我們把Tyr固定在MWNTs殼聚糖(Chit)復(fù)合膜修飾的玻碳電極上，制備了Tyr／MWNTsChit／GCE生物傳感

5、器。該生物傳感器對苯酚具有高的靈敏度、寬的線性響應(yīng)范圍和低的檢測限。把該生物傳感器應(yīng)用于大腸桿菌的檢測，其檢測的原理是把βgal作為大腸桿菌的標(biāo)記物，催化phenolβDgalactopyranoside(PG)水解產(chǎn)生苯酚，通過生物傳感器檢測苯酚可得到大腸桿菌的濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電流響應(yīng)與大腸桿菌的濃度在10~4～10~7cfu／mL范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。對大腸桿菌進(jìn)行50h的預(yù)培養(yǎng)，可以檢測出低至10cfu／mL的大腸桿菌。第五章基于

6、Fe_3O_4磁性納米顆粒(MNPs)碳納米管(CNTs)復(fù)合物，制備了一種新型的Tyr生物傳感器，并進(jìn)一步應(yīng)用于流動注射法(FIA)檢測大腸桿菌。CNTs表面修飾了陽離子聚合物聚二甲基二丙烯氯化銨(PDDA)，因此帶負(fù)電荷的Fe_3O_4MNPs在靜電作用下可以均勻地吸附于CNTs表面上。將制備的Fe_3O_4MNPsCNTs納米復(fù)合材料修飾于光玻碳電極上后，把Tyr通過戊二醛交聯(lián)固定在此修飾電極上制得了Tyr／Fe_3O_4MNPs