大肠杆菌富集与检测纸基芯片构建

发布时间：2017-04-22 22:11

  本文关键词：大肠杆菌富集与检测纸基芯片构建，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着工农业的迅速发展,人们的生活水平日益提高的同时,食品、饮水安全问题日渐成为社会普遍关注的问题。其中,水中病原菌污染问题是主要的问题之一。大肠杆菌(E.coli)是人和许多动物肠道中的常居菌,常随粪便排出体外,容易造成水源的污染。作为温血动物肠道细菌的代表,E.coli常作为饮水和食物(或药物)的卫生学标准。E.coli一般情况下不致病,少数条件下具有致病性,会引起严重的甚至危及生命的疾病,比如血性腹泻,出血性肠炎,肾衰竭以及脑膜炎等,给人们的健康造成巨大的威胁。因此,快速灵敏地检测水中的E.coli是及时有效控制与预防水污染的前提。目前,常用的检测E.coli的方法有细菌培养和生物化学鉴定、酶底物法、酶联免疫吸附分析法(ELISA)、侧向免疫分析法(LFA)、聚合酶链式反应(PCR)等。这些方法虽然可以实现E.coli的检测,但是存在检测时间长,检测仪器昂贵,操作步骤复杂等缺点,不适合用于现场检测。近年来新兴的微流控纸芯片技术由于其价格低廉、使用方便、操作简单、检测迅速等优点,在检测领域受到了越来越广泛的关注。本研究中制备了一种微流控纸基芯片装置用于专一性地检测E.coli,同时,结合功能化磁性纳米粒子富集细菌,提高了检测的灵敏度,实现了E.coli的裂解和低消耗、可视化、定量检测。本论文得到的结果如下:1.使用实验室制备的多聚赖氨酸功能化磁性纳米粒子(PLL-Fe_3O_4)富集E.coli,该纳米颗粒在pH小于9的环境中表面带有正电荷,可以通过静电相互作用与表面带负电荷的E.coli结合,在外加磁铁的作用下实现细菌的富集。3 mg/ml PLL-Fe_3O_4,时间4 min,其富集效率达到97%,实现了高效、快速的细菌富集。2.切纸的方法设计制备了一种含有裂解区和检测区的纸基芯片,用PDMS透明薄层对纸芯片进行封装,减少了芯片保存过程中试剂的蒸发和污染,提高了便携性。通过食品染料测试,PBS引流可以实现液体的定向流动和两种液体的混合。3.使用制备的纸基芯片对富集后的E.coli进行裂解和检测,以6 m M的5-溴-4-氯3-吲哚-β-D-葡萄糖苷酸盐(X-Gluc)为底物,50℃条件下,反应2 h,实现了E.coli的连续裂解和可视化定量检测。同时,进行了金黄色葡萄球菌(S.aureus)、沙门氏菌(Salmonella)以及李斯特菌(L.monocytogenes)的检测,结果不产生颜色反应,说明制备的纸基芯片检测有较好的专一性。最后,进行了矿泉水中的E.coli检测,检测限低至102 cfu/ml。以上结果说明制备的纸基芯片装置可以实现E.coli的专一灵敏的可视化定量检测。
【关键词】：大肠杆菌 富集 纸基芯片 可视化定量检测
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R123.1
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 文献综述11-31
• 1.1 研究背景11
• 1.2 微流控纸芯片概述11-12
• 1.3 纸芯片的制作方法12-19
• 1.3.1 光刻13
• 1.3.2 蜡图形化13-14
• 1.3.3 喷墨打印14-15
• 1.3.4 切纸15-17
• 1.3.5 柔印技术17
• 1.3.6 三维纸芯片制作17-18
• 1.3.7 芯片封装18-19
• 1.4 纸芯片的检测方法19-25
• 1.4.1 光学检测19-20
• 1.4.2 电化学检测20-21
• 1.4.3 化学发光法检测21-22
• 1.4.4 电化学发光法检测22-23
• 1.4.5 荧光分析法检测23
• 1.4.6 基于纳米材料的检测23-25
• 1.5 纸芯片在检测方面的应用25-31
• 1.5.1 纸芯片在生物医学方面的应用25-26
• 1.5.2 纸芯片在食品安全检测方面的应用26-29
• 1.5.3 纸芯片在环境监测方面的应用29-31
• 本研究目的和意义31-32
• 第二章 功能化磁性纳米颗粒PLL-Fe_3O_4对细菌的富集能力研究32-40
• 2.1 实验部分32-35
• 2.1.1 实验材料32-33
• 2.1.2 实验方法33-35
• 2.2 结果与讨论35-39
• 2.2.1 麦氏标准曲线的绘制35
• 2.2.2 PLL-Fe_3O_4磁性纳米粒子捕获细菌及其机制35-36
• 2.2.3 纳米粒子浓度对细菌的富集效率影响36-37
• 2.2.4 富集时间对富集效率的影响37-38
• 2.2.5 pH对富集效率的影响38-39
• 2.3 小结39-40
• 第三章 微流控纸芯片设计制作及芯片功能验证40-48
• 3.1 实验部分40-41
• 3.1.1 实验材料40
• 3.1.2 实验方法40-41
• 3.2 结果与讨论41-47
• 3.2.1 纸芯片设计41-42
• 3.2.2 3D折纸芯片制备及染料测试42-44
• 3.2.3 2D纸芯片制备及染料测试44-47
• 3.3 小结47-48
• 第四章 微流控纸芯片上E.coli的可视化定量检测48-58
• 4.1 实验部分48-51
• 4.1.1 实验材料48-49
• 4.1.2 实验方法49-51
• 4.2 结果与讨论51-57
• 4.2.1 检测原理51
• 4.2.2 细菌的富集、裂解和检测51-52
• 4.2.3 纸基芯片上E.coli的裂解效果研究52
• 4.2.4 底物浓度对检测结果的影响52-53
• 4.2.5 温度对检测结果的影响53
• 4.2.6 时间对检测结果的影响53-54
• 4.2.7 pH对检测结果的影响54
• 4.2.8 不同浓度的E.coli在纸芯片上的检测54-55
• 4.2.9 检测的特异性分析55-56
• 4.2.10 实际水样中的E.coli检测56
• 4.2.11 芯片稳定性测试56-57
• 4.3 小结57-58
• 全文总结58-59
• 参考文献59-67
• 缩略 词67-68
• 致谢68-69
• 作者简介69

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