【摘 要】
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即使进入现代社会,致病菌感染导致的健康安全问题仍然是疾病和死亡的重要原因,因此人类对主要致病菌的快速检测有着巨大的需求。相比之下,现有的病菌检验方法存在许多不足:如平板计数法、PCR法分别存在着耗时较长、步骤繁琐等缺点。电化学生物传感器检测致病菌具有耗时短、灵敏度高、操作简便、检出限低等特点,相比于其他检验方法,其具备很多优势。发展电化学生物传感器用于致病菌的检测,在食品安全、环境卫生等方面有着重
【基金项目】
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城市水资源与水环境国家重点实验室开放课题(ES201703); 国家自然科学基金(21704023);
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即使进入现代社会,致病菌感染导致的健康安全问题仍然是疾病和死亡的重要原因,因此人类对主要致病菌的快速检测有着巨大的需求。相比之下,现有的病菌检验方法存在许多不足:如平板计数法、PCR法分别存在着耗时较长、步骤繁琐等缺点。电化学生物传感器检测致病菌具有耗时短、灵敏度高、操作简便、检出限低等特点,相比于其他检验方法,其具备很多优势。发展电化学生物传感器用于致病菌的检测,在食品安全、环境卫生等方面有着重要的意义。针对上述需求,本论文采用纳米热压的技术和电沉积技术在平整的聚合物材料表面构筑多级三维微纳结构,再修饰以能够特异性捕获典型致病菌——金黄色葡萄球菌的抗体,制成能够快速、高效且特异性检测金黄色葡萄球菌的电化学生物传感器,并用于实际样品中金黄色葡萄球菌的检测。此外,本论文还研究了电极表面多级三维微纳米结构的尺寸、形貌以及工作条件对金黄色葡萄球球菌的捕获及检测效率的影响。具体如下:利用纳米热压印技术,在聚合物(IPS)表面上加工出表面具有规则正方形凸起的三维微纳阵列。再在阵列上利用电化学沉积技术进一步构筑金纳米簇,形成表面多级三维微纳结构。之后,利用硫金键相互作用和酰胺键在金纳米簇上修饰抗金黄色葡萄球菌抗体,利用抗原——抗体的高效、特异性相互作用来达到捕获金黄色葡萄球菌的效果,并用电化学阻抗技术检测捕获金黄色葡萄球菌的效率,以达到高效、定量检测样品中金黄色葡萄球菌的作用。此外,本论文还对表面多级三维微纳结构阵列的尺寸、金纳米颗粒的分布密度进行了优化,发现在所研究的各种表面多级三维微纳结构中,边长最小(6μm),间隔最小(6μm),电化学沉积时间为75 s的表面多级三维微纳结构具有对金黄色葡萄球菌最佳的捕获效率。进一步地,本论文还对传感器表面抗体的数量、细菌的捕获时间等条件进行了优化。最终得到检测下限为10 CFU/m L,线性范围在10-10~5CFU/m L的金黄色葡萄球菌电化学传感器。最后本论文验证了此电化学传感器在的应用性能。综上所述,本文制备的电化学微生物微传感器,能够特异性地检测金黄色葡萄球菌这一典型的致病菌,且具有灵敏度高、操作简便、快速等优点,有望应用于食品安全、环境卫生等的监测工作中。
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