压电体声波微生物传感器的研制及其应用研究

论文摘要

压电生物传感器具有响应谱广、灵敏度高、结构简单和易实现数字化等独特优点，其应用已涉及到分析化学、生命化学、环境监测和表面科学等众多领域。由于传统的微生物检测方法操作烦琐而且费时，因此压电微生物传感器的利用具有广阔的发展前景。基于此，我们充分利用两种新型的快速而简单的压电微生物检测方法：单脱开电极压电传感器和串联式电极压电传感器，对绿脓杆菌和结核杆菌进行了一些初步研究。在本研究室压电微生物传感前期工作的基础上，本论文开展了以下几个方面的工作： 1．利用单脱开电极压电DNA生物传感器成功地检测绿脓杆菌。其中，用溶胶-凝胶方法合成两种纳米膜：纳米TiO2膜和纳米TiO2-聚乙二醇杂化膜，并对膜的性质进行了讨论。抽提绿脓杆菌DNA制作探针，固定到两种敏感膜上，并根据液相杂交的原理检测绿脓杆菌。纳米技术和杂化膜的应用显著地提高了响应灵敏度，大大地缩短了检测时间。所构建的传感器具有可回复性，能用于医院污水的监测，结果令人满意。 2．提出了一种新的利用压电体声波阻抗微生物传感器快速检测减毒结核杆菌—H37Ra的方法。这种方法与其他方法相比，具有响应快、灵敏度高、造价便宜的优点。该传感器可以实时、自动地定量检测结核杆菌。其响应机理是：培养池中的结核杆菌在生长过程中释放出CO2，而CO2与Ba（OH）2发生反应而导致Ba（OH）2的电导变化，该变化被所构建的BAWIB传感器监测，并以频移响应曲线表征。FDT与样品中存在的结核杆菌的浓度的对数之间存在线性关系。本实验完成了菌液浓度为3×102cells／ml至107cells／ml的检测，得出最低检测限为102cells／ml。其中讨论了池常数和接受液种类及浓度对CO2响应曲线的影响，加与不加NaHCO3引起的变化情况的差异。文章末尾还对用数据处理方法迅速得到FDT值作了概述，并给予评价。 3．利用压电体声波阻抗微生物传感器成功地检测从病人痰液中新分离的结核杆菌（NIM．TB）。借鉴本实验室前期工作，利用Bactec MGIT 960系统筛选出的三种理想培养基，进行NIM．TB的临床检验，以期得到定性判断。为避免由杂菌污染造成的假阳性结果，在培养液中分别加注射用青霉素和注射用头孢拉定实验。结果证明当使用注射用头孢拉定时，效果比注射用青霉素好。目前，杂菌污染已控制，且结核杆菌生长良好，电信号变化明显。临床检测已有一定进展，但在检测池设计、实验操作等方面还有待于进一步优化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 生物传感器及其研究进展
• 1.1.1 生物传感器的响应原理
• 1.1.2 生物传感器的一些基础研究
• 1.1.3 生物传感器的应用研究
• 1.2 微生物传感器的研究现状
• 1.2.1 微生物传感器的主要研究领域
• 1.2.2 压电微生物传感器
• 1.3 讨论与展望
• 1.4 本文构想
• 第2章 运用单脱开电极 DNA传感器快速检测绿脓杆菌
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 实验装置
• 2.2.3 实验步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 DNA纯度及浓度的测定
• 2.3.2 膜性质的研究
• 2.3.3 绿脓杆菌的检测
• 2.3.4 纳米传感器与非纳米传感器的比较
• 2.3.5 重现性
• 2.3.6 污水中绿脓杆菌的检测
• 2.4 结论
• 2压电体声波阻抗传感器快速检测结核杆菌'>第3章 新型 CO₂压电体声波阻抗传感器快速检测结核杆菌
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验装置
• 3.2.3 实验步骤
• 3.3 结果与讨论
• 2BAWIB传感器的一些讨论'>3.3.1 对所构造的C0₂BAWIB传感器的一些讨论
• 2BAWIB传感器检测结核杆菌'>3.3.2 CO₂BAWIB传感器检测结核杆菌
• 3.3.3 数据处理
• 3.4 结论
• 第4章 运用压电体声波阻抗微生物传感器快速检测结核杆菌（NIM．TB）
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 实验步骤
• 4.2 实验结果与讨论
• 37R_a、H₃7R_v和NIM．TB的培养特性'>4.2.1 H₃7R_a、H₃7R_v和NIM．TB的培养特性
• 4.2.2 结核杆菌的临床快速测定
• 4.3 结论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）