海洋生物毒素检测的细胞传感器及手持式检测仪的研究

发布时间：2017-12-07 11:10

  本文关键词：海洋生物毒素检测的细胞传感器及手持式检测仪的研究

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【摘要】：随着社会的迅速发展,海洋污染越来越严重,海洋生物毒素已经对人类的健康造成了威胁。海洋生物毒素是一类由藻类产生的活性分子化合物,经过贝类滤食后进入到贝肉体形成了生物富集。一朝人们不小心吃了有毒的贝肉以后,轻者引发人类中毒,重者可导致人死亡。当前海洋生物毒素的检测手段大致有小鼠生物法(MBA)、高效液相色谱法(HPLC)和色谱-质谱联用法(LC-MS/MS)等。但是,这些检测手段虽有一些优势,但在实践过程中也有着一些限制,比如小鼠生物法的重复性差、有悖动物伦理,而HPLC与LC-MS/MS有设备昂贵,操作繁琐等问题。作为一种新兴的检测技术,细胞传感器与普通传感器不同,它所用的敏感元件是离体细胞,并能够与物理化学传感器来实现对细胞的各种生理参数进行测定分析。细胞传感器在细胞生理及食物检测等方面应用范围大。此外,手持式检测仪基于智能手机可进行快速现场海洋生物毒素的检测。本论文基于细胞水平上检测海洋生物毒素的机理不同,提出了两种可在实验室应用的细胞生物传感器检测海洋生物毒素的方法,以及设计了一种新型手持式检测仪可用于现场快速检测海洋生物毒素的方法。本论文的主要创新性的工作在于:1.研究了基于肝癌细胞的声表面波传感器检测大田软海绵酸的方法本文设计了一种基于肝癌细胞(HepG2)的声表面波传感器,并将其用到了大田软海绵(OA)的检测方法。研究了优化细胞培养密度进行毒素的检测,最佳细胞密度为10000个/孔。当毒素浓度在10-1OOng/mL时,声表面传感器所测得的插入损耗变化值与OA浓度有良好的线性关系,其相关系数为0.9834,,其检出限为10.91ng/mL检测值为可通过插入损耗变化值来测得OA的浓度值。并且通过检测其他毒素,验证了该检测方法具有良好的特异性和重复性。也说明该检测方法在大田软海绵酸的检测应用中具备很好的应用前景。2.提出了高通量心肌细胞电位传感器检测石房蛤毒素的方法本文设计了基于心肌细胞电位传感器系统检测石房蛤毒素(STX)的方法。这种高通量心肌细胞电位传感器可实现多个细胞样本胞外场电位信号的同步检测,能够大大提高了检测效率。研究了高通量芯片表面蛋白修饰法和优化细胞密度法对心肌细胞和高通量芯片耦合的作用。所得研究结果表明,当心肌细胞按优化密度12 × 104/cm2培养在用明胶修饰的高通量芯片上,可使心肌细胞和高通量芯片形成紧密的耦合。此时心肌细胞电位传感器输出的信号脉冲幅值最大,脉冲频率最高,且电信号的重复性最好。将此心肌细胞电位传感器用于石房蛤毒素的检测,经过探索不同浓度毒素作用5min后心肌细胞电位传感器胞外场电位信号的特征参数(脉冲幅值和脉冲频率)的变化,得出该心肌电位传感器的检出限为1.00 ng/mL,检测范围均为3.75-480ng/mL。心肌细胞电位传感器法具有简洁快速、检出限低等优点,有望成为海洋生物毒素的检测平台。3.研究了手持式检测仪现场快速检测大田软海绵酸和石房蛤毒素的方法研究了基于智能手机可用于现场快速检测OA和STX的手持式检测仪的方法。OA与STX可在竞争性免疫反应的试纸条上进行反应,待试纸条上显色时使用手持式检测仪进行数据采集并加以分析。研究结果表明,手持式检测仪检测OA的检测浓度范围为3-20ng/mL,检出限为2.800ng/mL;检测STX的检测浓度范围为10-100ng/mL,检出限为9.808ng/mL。并且通过检测其他不同种类的毒素,可证明该检测方法具有良好的特异性。手持式检测仪具有方便,快速,易操作等特点,有望在海洋生物毒素现场快速检测中拥有更好的应用前景。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP212.3;R99

【参考文献】

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本文编号：1262177