【摘 要】
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生物传感器是一个独立集成的受体换能器设备,能够使用生物敏感元件提供选择性的定量或半定量分析信息。近年来,随着交叉学科的研究和分子诊断的出现与应用,不同种类的生物传感器得到了高速的发展,可用于更广泛的生物分析物检测,改善了传感特性。此外,鉴于工程技术和纳米技术等新兴技术的发展,生物传感技术的小型化和多功能也得到了发展。从目前的相关研究来看,生物传感器技术受到越来越多的关注,仍处于高速发展的阶段,简单
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（编号:No.21575089）； 石河子大学长江学者科研基金（编号:No.CJXZ201501）；
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生物传感器是一个独立集成的受体换能器设备,能够使用生物敏感元件提供选择性的定量或半定量分析信息。近年来,随着交叉学科的研究和分子诊断的出现与应用,不同种类的生物传感器得到了高速的发展,可用于更广泛的生物分析物检测,改善了传感特性。此外,鉴于工程技术和纳米技术等新兴技术的发展,生物传感技术的小型化和多功能也得到了发展。从目前的相关研究来看,生物传感器技术受到越来越多的关注,仍处于高速发展的阶段,简单、特异性、快速响应、低成本、可移植性、相对紧凑的尺寸、用户友好的操作和持续的实时分析等优点使之成为检测分析最具潜力的候选技术,被广泛应用于医学临床诊断、食品安全、环境监测、化学工业等方面。本论文的目的是致力于新型生物传感器的开发,检测与体内致病和生理相关的生物标志物,为疾病的早期诊断和治疗提供强有力的机会。最终成功构建了两种生物传感器分别用于检测小分子生物标志物（UA,DA,AA）和种群生物标志物（致病菌如EPEC、S.typhi、S.aureus）等,具体研究内容及结果概述为:（1）构建了一种新型的高选择性电化学生物传感器（Zn Cl2-CF/GCE）,用于同时检测抗坏血酸（AA）,多巴胺（DA）和尿酸（UA）。我们将生物质碳纳米颗粒负载在玻碳电极上,进一步探索了电极的电化学行为。在最佳条件下,Zn Cl2-CF/GCE在AA,DA和UA并存系统中提供高灵敏度和选择性信号传导,线性响应范围分别为0.05-200μM,2-2000μM和1-2500μM。检测限（S/N=3）分别为0.02μM,0.16μM和0.11μM。此外,该方法已成功应用于实际生物样品中AA,DA和UA的测定,为进一步的传感研究提供了潜在的应用。（2）研究了Lux S/AI-2型群体感应调控机制,采用Red同源重组方法成功构建了大肠杆菌Lux S基因缺失菌株（MG-ΔLux S）,通过哈维氏弧菌BB170群体感应传感器（目前定量检测AI-2最普遍最常用的方法）的荧光测定发现,敲除菌株在整个生长周期中都不分泌AI-2,进一步证实了Lux S基因对AI-2信号分子的合成功能。并进一步检测不同致病菌包括致病性大肠杆菌、肠炎沙门氏菌、鼠伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌中的AI-2分子,比较不同种属细菌分泌的AI-2相对浓度、活性。（3）构建了一种新型全细胞细菌生物传感器,在上部分研究基础上,把MG-ΔLux S作为工程菌株底盘,以群体感应信号分子AI-2作为开关诱导,采用合成生物学方法合成遗传电路,导入细菌底盘,成功整合了检测不同致病菌的细菌生物传感装置,通过优化使其具有较低的背景和较高的表达,我们最终设计的大肠杆菌系统对致病性大肠杆菌（EPEC）、鼠伤寒沙门氏菌（S.typhi）和金黄色葡萄球菌（S.aureus）分别实现高达3.8倍、3.3倍和1.8倍的报告荧光强度差异,证明了我们构建的传感器具有良好的灵敏度。
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