基于氧化石墨烯材料的食源性致病菌适配体传感器研究

发布时间：2017-04-21 14:17

  本文关键词：基于氧化石墨烯材料的食源性致病菌适配体传感器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：食源性致病菌是引发食品安全问题的重要原因，根据世界卫生组织统计，每年大约70%的食物中毒都是由致病菌引起的。针对致病菌的检测，传统的微生物平板计数法存在程序繁琐、耗时较长、准确度差等弊端，因此发展快速、灵敏的新型检测技术具有重要意义。近年来，电化学生物传感器因具有检测快速、成本低廉、灵敏度高、特异性好等优势成为研究热点。本论文基于适配体识别技术，利用还原氧化石墨烯等新型纳米材料构建电化学传感器，针对食源性致病菌的快速检测开展了一系列研究工作： 首先，制备了基于还原氧化石墨烯-纳米金的新型电流型适配体传感器检测食品中的沙门氏菌：先在玻碳电极表面依次修饰还原氧化石墨烯和纳米金纳米材料，然后通过设计一段能够特异性捕获沙门氏菌的巯基化适配体探针，制成高灵敏电流型传感器。利用还原氧化石墨烯良好的电子传输能力以及纳米金比表面积大的优势实现信号放大，提高了检测能力。在沙门氏菌存在条件下，适配体将沙门氏菌捕获并固定在电极的表面，，引起传感器中即时电流的变化，根据电信号变化实现对沙门氏菌的定量检测。在优化条件下，构造的适配体传感器响应电流与沙门氏菌菌液浓度的对数值成线性关系，线性范围为2.5×102cfu/mL~2.5×105cfu/mL，检测限为80cfu/mL(S/N=3)，检测时间只需60min。同时，本传感器能够应用于实际样本检测并且具有良好的选择性。 其次，制备了新型的无标记电阻型适配体传感器检测食品中的金黄色葡萄球菌：利用巯基化单链DNA能够跟氧化石墨烯非共价结合并且能跟依靠金硫键纳米金牢固结合的特性，以巯基化单链DNA为桥梁构造新型复合纳米材料修饰电极，巯基化单链DNA作为“桥梁”确保氧化石墨烯和纳米金之间的结合更加牢固。先将氧化石墨烯电化学还原为还原氧化石墨烯，然后修饰巯基化的金黄色葡萄球菌全菌捕获探针。当电极在金黄色葡萄球菌菌液中孵育时，捕获探针的有效位点会与金黄色葡萄球菌结合，将目标菌“捕获”并固定在电极表面，从而阻碍电极表面的电子传输，导致电化学阻抗值的增大。利用电化学阻抗值的变化就能实现对金黄色葡萄球菌的定量检测。在优化条件下，构造的适配体传感器电阻差值与金黄色葡萄球菌菌液浓度的对数值呈线性关系，线性范围为10cfu/mL~10×106cfu/mL，检测限为10cfu/mL(S/N=3)。该传感器对金黄色葡萄球菌具有良好的选择性。 第三，构建了一步电沉积还原氧化石墨烯-碳纳米管复合纳米材料的新型无标记电化学适配体传感器：首先用氧化石墨烯和羧基化碳纳米管合成氧化石墨烯-碳纳米管复合材料，然后用一步电沉积的方法修饰于工作电极表面。将氧化石墨烯电化学还原之后，加入氨基化的沙门氏菌适配体，利用酰胺键固定在工作电极上。在沙门氏菌菌液中孵育后，电极会将目标菌捕获，并引起电化学阻抗值的增大，根据阻值变化实现对沙门氏菌的定量检测。在优化条件下，传感器测得的阻值差值与沙门氏菌菌液浓度的对数值呈线性关系，线性范围为7.5×101cfu/mL~7.5×105cfu/mL，检测限为25cfu/mL(S/N=3)。
【关键词】：食源性致病菌 适配体传感器 还原氧化石墨烯 电化学阻抗 无标检测
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R155.5;TP212
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 食源性致病菌概述8-9
• 1.2 食源性致病菌检测方法概述9-11
• 1.2.1 平板计数法9
• 1.2.2 免疫学方法9-10
• 1.2.3 分子生物学检测方法10
• 1.2.4 生物传感器法10-11
• 1.3 电化学适配体传感器11-13
• 1.3.1 适配体概述11-12
• 1.3.2 电化学适配体传感器12-13
• 1.3.3 适配体传感器在食源性致病菌检测中的应用13
• 1.4 纳米材料在生物传感器中的应用13-15
• 1.4.1 氧化石墨烯在生物传感器中的应用13-14
• 1.4.2 碳纳米管在生物传感器中的应用14
• 1.4.3 纳米金在生物传感器中的应用14-15
• 1.5 本课题的立题意义和研究内容15-17
• 2 实验材料与方法17-26
• 2.1 主要试剂17
• 2.2 主要仪器17
• 2.3 菌种17-18
• 2.4 实验原理18-19
• 2.4.1 电流型生物传感器的检测原理18
• 2.4.2 阻抗型生物传感器的检测原理18-19
• 2.5 电化学适配体传感器的制备方法19-26
• 2.5.1 基于还原氧化石墨烯-纳米金的电流型生物传感器的制备19-21
• 2.5.2 新型金黄色葡萄球菌无标记阻抗型适配体传感器的制备21-23
• 2.5.3 基于一步电沉积还原氧化石墨烯-碳纳米管适配体传感器的制备23-26
• 3 结果与讨论26-43
• 3.1 基于还原氧化石墨烯-纳米金复合材料的电流型适配体传感器26-31
• 3.1.1 制备的纳米材料修饰电极的扫描电镜表征图26
• 3.1.2 适配体传感器的循环伏安表征26-27
• 3.1.3 适配体传感器的电化学阻抗表征27-28
• 3.1.4 电化学还原圈数的优化28-29
• 3.1.6 电化学测量29-30
• 3.1.7 特异性和重复性实验30
• 3.1.8 实际样本测定和加标回收实验30-31
• 3.2 新型金黄色葡萄球菌无标记阻抗型适配体传感器31-36
• 3.2.1 制备的氧化石墨烯及还原氧化石墨烯-纳米金复合纳米材料的表征31
• 3.2.2 适配体传感器的循环伏安表征31-32
• 3.2.3 适配体传感器的电化学阻抗表征32-33
• 3.2.4 碳材料引入效果研究33-34
• 3.2.5 电极在菌液中孵育时间的优化34-35
• 3.2.6 电化学测量35
• 3.2.7 特异性和重复性实验35-36
• 3.2.8 实际样本测定和加标回收实验36
• 3.3 一步电沉积还原氧化石墨烯-碳纳米管复合纳米材料的适配体传感器36-43
• 3.3.1 制备的还原氧化石墨烯-碳纳米管复合纳米材料的表征36-37
• 3.3.2 适配体传感器的循环伏安表征37-38
• 3.3.3 适配体传感器的电化学阻抗表征38-39
• 3.3.4 电化学还原圈数优化39
• 3.3.5 电极在菌液中孵育时间的优化39-40
• 3.3.6 修饰电极在不同扫速下的循环伏安图40
• 3.3.7 电化学测量40-41
• 3.3.8 特异性和重复性实验41-42
• 3.3.9 实际样本测定和加标回收实验42-43
• 主要结论与展望43-44
• 主要结论43
• 展望43-44
• 致谢44-45
• 参考文献45-49
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表论文49

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 李荔枝;胡萍;;快速检测食品中金黄色葡萄球菌及其肠毒素型的研究进展[J];江西农业学报;2011年08期

2 黄文宇;柳陈坚;;食源性沙门氏菌检测方法的研究进展[J];生物技术;2009年03期

3 杨静,焦新安,文其乙,张如宽,刘秀梵;沙门氏菌属特异性单克隆抗体在快速检测中的应用[J];中国卫生检验杂志;1997年03期

  本文关键词：基于氧化石墨烯材料的食源性致病菌适配体传感器研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：320536