用于食品中痕量生物毒素无标记检测的光子晶体传感技术研究

发布时间：2023-04-16 18:22

　　目的食品及环境中的生物毒素污染对人类健康、经济发展甚至社会安全构成潜在威胁并产生严重危害。其中,相思子毒素和金黄色葡萄球菌肠毒素B(SEB)致死剂量极低,还被列为“潜在生物战剂”。因此,对这两种生物毒素进行定量检测受到国际组织及各国政府监管部门的高度重视。目前,灵敏度高且结果可靠的检测方法往往依赖于昂贵的实验设备,操作流程较繁复,无法满足快速便捷检测的需求。因此,本研究基于生物刺激响应性光子晶体分别建立了用于相思子毒素、金黄色葡萄球菌肠毒素B超灵敏检测的传感技术。方法在24孔板中用附着有金纳米粒子(AuNPs)的二氧化硅微球(SiO₂)通过自组装方法堆垒蛋白石光子晶体(PCs),并用相思子毒素多克隆抗体(pAb)或SEB适配体修饰光子晶体以实现传感材料对相思子毒素或SEB的特异性识别。通过考察不同条件下制备的传感材料对目标物的响应性能,优化识别元件与SiO₂-AuNPs光子晶体孵育条件。通过透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征微球、光子晶体及传感材料在检测目标物前后的形貌,初步探索响应机制。通过特异性...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
中英文缩略词对照表
第一章 前言
    1.1 生物毒素
        1.1.1 生物毒素的概念及分类
        1.1.2 生物毒素的危害
    1.2 相思子毒素概述
        1.2.1 相思子毒素的分布、结构及作用机制
        1.2.2 相思子毒素的危害及现有检测手段
    1.3 金黄色葡萄球菌肠毒素B概述
        1.3.1 金黄色葡萄球菌肠毒素B的分布、结构及中毒机制
        1.3.2 金黄色葡萄球菌肠毒素B的危害及现有检测手段
    1.4 刺激响应性光子晶体概述
        1.4.1 光子晶体简介
        1.4.2 光子晶体特征
        1.4.3 光子晶体制备方法
        1.4.4 刺激响应性光子晶体的概念及应用
        1.4.5 生物刺激响应性光子晶体
    1.5 研究目的及意义
    1.6 研究内容
        1.6.1 用于相思子毒素痕量检测的抗体-光子晶体生物传感材料制备及应用
        1.6.2 用于金黄色葡萄球菌肠毒素B痕量检测的适配体-光子晶体生物传感材料制备及应用
第二章 用于检测痕量相思子毒素的抗体-光子晶体传感技术研究
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 生物刺激响应性光子晶体传感材料的制备
            2.2.1.1 溶液配制
            2.2.1.2 金纳米颗粒(AuNPs)的制备
            2.2.1.3 SiO₂-AuNPs微球的制备
            2.2.1.4 SiO₂-AuNPs光子晶体和SiO₂-NH2 光子晶体的制备
            2.2.1.5 基于相思子毒素pAb的光子晶体传感材料的制备
        2.2.2 制备条件优化
            2.2.2.1 pAb孵育浓度优化
            2.2.2.2 pAb孵育时间优化
        2.2.3 光子晶体传感材料对相思子毒素的响应性能研究
            2.2.3.1 光子晶体传感材料响应时间研究
            2.2.3.2 检测方法的性能研究
            2.2.3.3 传感材料制备方法响应性能比较
            2.2.3.4 传感材料的检测范围和检测限研究
            2.2.3.5 传感材料的特异性研究
            2.2.3.6 实际样品检测及加标回收实验
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 材料表征
            2.3.1.1 AuNPs和 SiO₂-AuNPs微球的表征
            2.3.1.2 SiO₂-AuNPs光子晶体和氨基化SiO₂光子晶体的表征
        2.3.2 传感材料制备条件优化
        2.3.3 光子晶体传感材料对相思子毒素的响应性能研究
            2.3.3.1 光子晶体传感材料对相思子毒素的响应时间
            2.3.3.2 检测方法的性能研究
            2.3.3.3 传感材料制备方法响应性能比较
            2.3.3.4 光子晶体传感材料检测相思子毒素前后的SEM表征
            2.3.3.5 光子晶体传感材料对相思子毒素响应前后AFM表征
            2.3.3.6 传感材料的检测范围和检测限研究
            2.3.3.7 传感材料的特异性验证
            2.3.3.8 实际样品检测及加标回收实验
    2.4 小结
第三章 用于检测痕量金黄色葡萄球菌肠毒素B的适配体-光子晶体传感技术研究
    3.1 实验材料
        3.1.1 实验试剂与材料
        3.1.2 SEB特异性适配体
        3.1.3 实验仪器
    3.2 实验方法
        3.2.1 光子晶体传感材料的制备
            3.2.1.1 SiO₂-AuNPs微球的制备
            3.2.1.2 适配体-光子晶体(Aptamer-PC)传感材料的制备
        3.2.2 制备及检测条件优化
            3.2.2.1 SEB适配体孵育浓度的优化
            3.2.2.2 传感体系pH的优化
        3.2.3 Aptamer-PC传感材料对SEB响应情况的研究
            3.2.3.1 性能研究
            3.2.3.2 Aptamer-PC传感材料响应时间研究
            3.2.3.3 标准曲线与线性方程
            3.2.3.4 特异性实验
            3.2.3.5 实际样品加标回收实验及方法比较
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料表征
            3.3.1.1 SiO₂-AuNPs微球的TEM表征
            3.3.1.2 SiO₂-AuNPs光子晶体的光学图像和反射光谱
            3.3.1.3 SiO₂-AuNPs光子晶体的SEM表征
            3.3.1.4 Aptamer-PC传感材料的制备情况研究
        3.3.2 Aptamer-PC传感材料制备方法及检测条件优化
            3.3.2.1 适配体孵育浓度的优化
            3.3.2.2 传感体系pH的优化
        3.3.3 Aptamer-PC传感材料对SEB响应情况的研究
            3.3.3.1 性能研究
            3.3.3.2 Aptamer-PC传感材料对SEB的响应时间
            3.3.3.3 Aptamer-PC传感材料对SEB响应前后的SEM表征
            3.3.3.4 Aptamer-PC传感材料对SEB响应前后的AFM表征
            3.3.3.5 Aptamer-PC传感材料的检测范围和检测限研究
            3.3.3.6 特异性实验结果
            3.3.3.7 实际样品加标回收实验及标准方法比较
    3.4 小结
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 不足与展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢



本文编号：3791620