基于SERS技术快速鉴别鼠伤寒沙门氏菌及其耐药菌株

发布时间：2017-09-08 01:32

  本文关键词：基于SERS技术快速鉴别鼠伤寒沙门氏菌及其耐药菌株

  更多相关文章： 表面增强拉曼光谱 致病菌 金纳米颗粒 快速检测 多元统计分析

【摘要】：致病菌的快速检验,始终是一个涉及临床细菌感染疾病治疗和食品安全等多领域的热点问题。在临床细菌感染疾病治疗过程中,抗生素的滥用诱发了大量耐药菌株的产生,使得临床常用抗生素的可选择性降低,治疗效果不佳,并且促使临床发病率、死亡率和治疗难度明显增加。因此,致病菌的快速鉴别及对细菌耐药性的监测研究是快速诊断病因和掌控耐药性产生过程的关键。表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)技术,作为一种能够提供丰富的特征光谱信息且灵敏度高的光谱检测方法,已在微生物检测和分析领域中得到广泛应用。由于临床上对病原菌的快速检测方法的不断需求,本文将利用SERS技术,首先针对两种常见的致病菌开展光谱测量与分析,探讨它们生化物质组成在光谱上反映出的异同,并在此基础上结合多元统计分析,寻求快速鉴别致病菌的有效方法。还将利用SERS技术快速鉴别致病菌及其耐药菌株,并对耐药性产生过程进行动态监测,旨在为临床治疗的个体化用药提供参考。采用化学还原法制备纳米金溶胶,合成得到高浓度、深红色的金纳米颗粒溶胶,其分散性较好无团聚现象,并具有良好的稳定性、重复性和增强效果。以此作为增强基底,对两种常见致病菌大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌进行SERS检测。其中,7个特征峰存在明显差异,其中特征拉曼位移在1442 cm-1、1472 cm-1和1478 cm-1处属于蛋白质分子的C-H2键变形振动,1232 cm-1被指认为与构成蛋白质的基本骨架相关的酰胺III带的特征峰,初步推断细胞外壁结构差异是造成特征峰差异的主要原因。此外,利用SERS技术结合线性判别分析,对鼠伤寒沙门氏菌的两种工程菌株进行鉴别,建立的分类模型准确率达到100%。最后,在S.typhimurium敏感菌株及其抗性菌株的鉴别研究中,选取与蛋白质结构振动相关的波段1150~1293cm-1,采用线性判别分析和支持向量机两种方法建立模型,模型错分率分别为4%和3.5%,均展现出极好的分类效果。同时,实现了对耐药菌株的筛选过程,和抗生素与菌株共培养过程的SERS监测。实验结果表明,SERS技术在区分不同种类的病原菌方面具有巨大的潜力,所建立的定性分析模型准确度高和灵敏度高,并且能够实现药物作用过程中的动态监测。本文的研究成果,将为SERS技术在临床病原菌快速检测领域中的应用提供重要的理论依据。
【关键词】：表面增强拉曼光谱 致病菌 金纳米颗粒 快速检测 多元统计分析
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R446.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 选题意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本文内容及结构安排12-13
• 第2章 表面增强拉曼光谱及其数据处理技术13-19
• 2.1 拉曼光谱技术简介13-14
• 2.2 表面增强拉曼光谱技术简介14-15
• 2.3 表面增强拉曼光谱数据处理技术15-19
• 第3章 基于SERS技术对大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌的快速检测和鉴别19-35
• 3.1 材料与方法20-23
• 3.1.1 主要仪器和材料20-21
• 3.1.2 实验方法21-23
• 3.2 结果与分析23-33
• 3.2.1 纳米金颗粒的物性表征23-25
• 3.2.2 普通拉曼光谱与SERS光谱检测结果比较25-27
• 3.2.3 E. coli和S. typhimurium的SERS光谱预处理27-28
• 3.2.4 E. coli和S. typhimurium的SERS光谱的特征峰值指认28-30
• 3.2.5 E. coli和S. typhimurium的SERS光谱特征提取及定性分析30-32
• 3.2.6 基于 SERS 技术鉴别 S. typhimurium TA100 和 TA98 菌株32-33
• 3.3 讨论33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 利用SERS技术快速鉴别鼠伤寒沙门氏菌及其耐药菌株的研究35-49
• 4.1 材料与方法36-39
• 4.1.1 主要仪器和材料36
• 4.1.2 实验方法36-39
• 4.2 结果与分析39-47
• 4.2.1 耐药菌株的诱导与筛选39-40
• 4.2.2 S. typhimurium及其耐药菌株的SERS检测40-43
• 4.2.3 S. typhimurium菌株耐药性产生过程的动态SERS监测43-46
• 4.2.4 头孢噻肟诱导S. typhimurium菌株表面分子结构变化的SERS检测与识别46-47
• 4.3 讨论47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 结论49-51
• 参考文献51-57
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果57-59
• 致谢59

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本文编号：811099