乳糖传感检测与癌细胞现场红外分析研究

论文摘要

20世纪80年代以高技术群为代表的新技术革命,把生物技术、新材料和信息技术并列为新技术革命的重要标志。人口、地球环境、食物、能源与健康等重大问题的解决,莫不寄希望于生命科学的发展和材料的创新。本论文针对生命科学领域中的相关问题,开发了无线磁弹性传感技术,测定了与人类健康息息相关的食品中的乳糖含量;研究了现场红外-衰减全反射傅立叶变换红外光谱技术在人乳腺癌细胞生长过程分析中的应用;此外,文章还针对材料开发相关问题,探索了碳纤维的催化石墨化及其机理。（1）牛奶中乳糖的无线传感分析:本文基于无线无源传感器的原理,在磁弹性传感器表面固定一层pH聚合物,制备了pH传感器,然后再在该pH传感器的表面固定β-半乳糖苷酶、葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的复合酶,获得了乳糖传感器。利用底物在多酶作用下水解最终生成H+,使溶液pH值变小,导致传感器表面pH敏感膜发生收缩,从而使表面质量负载减少导致传感器共振频率增加的原理,分析了乳糖标准溶液的浓度,线性范围为2～16 mmol/L,检测下限达0.72 mmol/L。将该传感器应用于实际牛奶样品中的检测,效果与光谱分析数据相当。（2）乳腺癌细胞生长过程的现场红外分析:基于红外光谱能够反映物质结构的特点,采用衰减全反射傅立叶变换红外（ATR-FTIR）光谱,在线分析人乳腺癌细胞生长全过程的物质变化,实现了对人乳腺癌细胞生长的在线实时无损监测。通过比较正常人乳腺细胞与癌细胞的区别,为红外光谱诊断癌症的工作提供了数据材料;通过探索癌细胞的生长行为,为癌细胞的生长过程机理研究做出了贡献,同时该方法的建立为进一步研究抗癌药物对癌细胞作用机制提供了可行性依据。（3）磁场诱导化学镀Ni-P对碳纤维催化石墨化的影响研究:针对聚丙烯腈（PAN）碳纤维难石墨化的问题,采用磁场诱导的方法,在化学镀镍的过程中获得了颗粒均一的镀层表面。考察了镀层均匀程度对碳纤维石墨化度的影响。通过扫描电子显微镜（SEM）图比较了两种不同的化学镀层,通过X射线衍射（XRD）表征研究了石墨化度跟镀层的均匀程度的关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 生物传感分析
• 1.1.1 生物传感器发展概况
• 1.1.2 生物传感器类型
• 1.1.3 无线磁弹性传感技术
• 1.2 现场红外技术
• 1.2.1 红外光谱在癌细胞检测中的应用
• 1.2.2 衰减全反射红外光谱
• 1.2.3 衰减全反射红外光谱的特点
• 1.3 碳材料的催化石墨化
• 1.3.1 碳纤维的分类及应用
• 1.3.2 碳纤维的石墨化
• 1.3.3 碳纤维的石墨化度表征
• 1.4 论文构思
• 第2章 磁弹性无线乳糖传感器
• 2.1 引言
• 2.2 传感测量原理
• 2.3 传感器装置及设计
• 2.4 传感器制作
• 2.5 传感器响应原理及红外表征
• 2.6 传感器的稳定性和重现性
• 2.7 样品分析
• 2.8 小结
• 第3章 现场红外光谱监测乳腺癌细胞生长
• 3.1 引言
• 3.2 衰减全反射红外光谱原理
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 试剂、材料及仪器
• 3.3.2 细胞培养
• 3.3.3 红外扫描
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 正常细胞与癌细胞的ATR-FTIR
• 3.4.2 乳腺癌细胞生长过程连续ATR-FTIR
• 3.4.3 细胞荧光显微图
• 3.5 小结
• 第4章 磁场诱导化学镀Ni-P 对碳纤维石墨化影响研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 试剂、材料和仪器
• 4.2.2 样品预处理
• 4.2.3 石墨化度的测量和表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 SEM 表征
• 4.3.2 XRD 分析
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢