本文關(guān)鍵詞：基于希瓦氏菌反向電子傳遞的全細(xì)胞生物電化學(xué)傳感器的構(gòu)建、原理及其應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 生物傳感器 希瓦氏奧奈達(dá)金屬還原菌 反向電子傳遞 富馬酸 核黃素 硝酸鹽 亞硝酸鹽

【摘要】：生物傳感器由于具有選擇性強(qiáng)、靈敏度高、操作簡單、成本低、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn),已成為國內(nèi)外競相研究的熱點(diǎn),并被列為生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。生物傳感器按識(shí)別元件分類主要包括酶傳感器、細(xì)胞傳感器、組織傳感器、全細(xì)胞傳感器等。與其它類型生物傳感器相比,全細(xì)胞生物傳感器成本低、操作簡便、能夠提供生物利用度信息,因而具有較大優(yōu)勢。但是,當(dāng)前全細(xì)胞生物傳感器通常以熒光、酶活等作為輸出信號(hào),需要借助復(fù)雜或昂貴的儀器進(jìn)行檢測,增加了其使用成本、限制了其應(yīng)用范圍。因此,本研究擬基于電活性微生物的胞外電子傳遞特性,克服當(dāng)前全細(xì)胞生物傳感器的缺點(diǎn),開發(fā)直接以電流作為輸出信號(hào)的全細(xì)胞生物電化學(xué)傳感器平臺(tái),并應(yīng)用于重要環(huán)境及健康標(biāo)志物的生物檢測。本文利用希瓦氏奧奈達(dá)金屬還原菌(Shewanella oneidensis MR-1),采用三電極系統(tǒng),基于希瓦氏菌中反向電子傳遞機(jī)理,構(gòu)建了新型全細(xì)胞生物電化學(xué)傳感器平臺(tái),分析了電子受體、電子中介體與細(xì)胞色素蛋白對(duì)反向電子傳遞效率的影響規(guī)律;探究了該平臺(tái)用于定量檢測電子受體類分子的可行性,分析了其檢測原理,開發(fā)了富馬酸、硝酸鹽和亞硝酸鹽的生物電化學(xué)檢測新方法;進(jìn)一步,研究了利用該平臺(tái)定量檢測電子中介體類分子的可行性,開發(fā)了核黃素的生物電化學(xué)檢測新方法。本論文的主要研究成果歸納如下:1)基于S.oneidensis MR-1反向電子傳遞過程,利用三電極系統(tǒng),成功構(gòu)建了新型全細(xì)胞生物電化學(xué)傳感器平臺(tái),該平臺(tái)以電活性微生物細(xì)胞作為待測物識(shí)別和信號(hào)轉(zhuǎn)換元件,以便于直接定量測定的電流信號(hào)作為輸出信號(hào),操作簡便、儀器需求簡單,為全細(xì)胞生物傳感器的設(shè)計(jì)提供了新的思路。2)利用該生物傳感器平臺(tái),建立了基于微生物反向電子傳遞過程定量檢測微生物電子受體類分子的新策略:一方面,開發(fā)了富馬酸(一種癌癥標(biāo)志物和食品霉變標(biāo)志物)的新型生物電化學(xué)檢測方法,該方法具有檢測濃度范圍寬(2?M到10m M),檢測限低(LOD(S/N=3)和LOQ(S/N=10)分別是為0.83?M和1.2?M),并具有很強(qiáng)的專一性、穩(wěn)定性、重復(fù)性,同時(shí)成功應(yīng)用于蘋果汁、鼠腎等真實(shí)樣的檢測;另一方面,開發(fā)了重要環(huán)境污染物硝酸鹽和亞硝酸鹽的新型生物電化學(xué)檢測方法,其LOD(S/N=3)分別達(dá)到41.5 n M和40 n M。3)進(jìn)一步,以該生物傳感器平臺(tái)為基礎(chǔ),建立了基于微生物反向電子傳遞過程定量檢測微生物電子中介體類分子的新策略:開發(fā)了核黃素的新型生物電化學(xué)檢測方法,探討了以核黃素加入后反向電流增加值作為輸出信號(hào),利用安培法定量檢測核黃素,LOD(S/N=3)為1.3n M,且成功用于奶粉、維生素片以及尿液中核黃素的檢測。
【關(guān)鍵詞】：生物傳感器 希瓦氏奧奈達(dá)金屬還原菌 反向電子傳遞 富馬酸 核黃素 硝酸鹽 亞硝酸鹽
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景12
• 1.2 生物傳感器概述12-16
• 1.2.1 生物傳感器的結(jié)構(gòu)與原理12-13
• 1.2.2 生物傳感器的分類13-14
• 1.2.3 生物傳感器的特點(diǎn)14-15
• 1.2.4 生物傳感器的發(fā)展15-16
• 1.3 反向電子傳遞16-19
• 1.3.1 反向電子傳遞概念16-17
• 1.3.2 反向電子傳遞研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.3 希瓦氏菌屬18-19
• 1.4 生物傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域19-21
• 1.4.1 環(huán)境監(jiān)測19
• 1.4.2 食品分析19-20
• 1.4.3 生物醫(yī)學(xué)20-21
• 1.4.4 軍事領(lǐng)域21
• 1.5 研究內(nèi)容和意義21-22
• 第二章 基于微生物反向電子傳遞過程的全細(xì)胞生物電化學(xué)傳感器的構(gòu)建及原理22-34
• 2.1 引言22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料23-25
• 2.2.1 試劑23-24
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器24
• 2.2.3 生物傳感器反應(yīng)裝置所用材料24-25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法25-27
• 2.3.1 碳布的預(yù)處理25
• 2.3.2 生物傳感器緩沖液的配制25
• 2.3.3 S. oneidensis MR-1 及突變株的培養(yǎng)25-26
• 2.3.4 三電極系統(tǒng)的構(gòu)建26
• 2.3.5 生物電化學(xué)傳感器系統(tǒng)的建立26-27
• 2.3.6 電化學(xué)測定27
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論27-32
• 2.4.1 新型傳感器平臺(tái)構(gòu)建及優(yōu)化27-28
• 2.4.2 電子受體對(duì)反向電子傳遞效率的影響分析28-29
• 2.4.3 電子中介體對(duì)反向電子傳遞效率的影響分析29-30
• 2.4.4 細(xì)胞色素蛋白對(duì)反向電子傳遞效率的影響分析30-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 利用新型全細(xì)胞生物電化學(xué)傳感器檢測電子受體類分子的研究34-52
• 3.1 引言34-35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料35-36
• 3.2.1 試劑35
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器35-36
• 3.2.3 真實(shí)樣品來源36
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法36-37
• 3.3.1 S. oneidensis MR-1 的培養(yǎng)36
• 3.3.2 真實(shí)樣品的處理36-37
• 3.3.3 樣品中富馬酸及琥珀酸含量的檢測37
• 3.3.4 亞硝酸鹽含量的檢測37
• 3.3.5 生物傳感器系統(tǒng)的建立37
• 3.3.6 電子受體的檢測37
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論37-49
• 3.4.1 新型生物傳感器檢測電子受體類分子原理分析37-39
• 3.4.2 新型生物傳感器定量檢測富馬酸及其檢測性能分析39-45
• 3.4.3 新型生物傳感器定量檢測硝酸鹽45-47
• 3.4.4 新型生物傳感器定量檢測亞硝酸鹽47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-52
• 第四章 利用新型全細(xì)胞生物電化學(xué)傳感器檢測電子中介體類分子的研究52-66
• 4.1 引言52-53
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料53
• 4.2.1 試劑53
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器53
• 4.2.3 真實(shí)樣品來源53
• 4.3 實(shí)驗(yàn)方法53-55
• 4.3.1 S. oneidensis MR-1 的培養(yǎng)53-54
• 4.3.2 實(shí)際樣品的處理54
• 4.3.3 生物傳感器系統(tǒng)的建立54
• 4.3.4 電化學(xué)測定54
• 4.3.5 真實(shí)樣品中核黃素含量的測定54-55
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論55-64
• 4.4.1 新型生物傳感器檢測核黃素原理分析55-57
• 4.4.2 新型生物傳感器定量檢測核黃素57-60
• 4.4.3 新型生物傳感器檢測核黃素性能分析60-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第五章 結(jié)論與展望66-68
• 5.1 結(jié)論66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-76
• 致謝76-77
• 在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它科研成果77-78

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1 蔡琪,鮮躍仲,李輝,張仰明,湯杰,金利通;采用離子液體的二氧化硫電化學(xué)傳感器的研究[J];華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年03期

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3 鄒紹芳,門洪,王平;微型電化學(xué)傳感器研究的最新進(jìn)展[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2004年02期

4 張艷麗;朱靜;周敬良;蔣健暉;沈國勵(lì);俞汝勤;;適體電化學(xué)傳感器的研究進(jìn)展[J];化學(xué)傳感器;2008年03期

5 黃田貞;林馨馨;陳媛媛;宦雙燕;;核酸適體電化學(xué)傳感器研究的新進(jìn)展[J];化學(xué)傳感器;2010年01期

6 祝敬妥;;電化學(xué)傳感器在應(yīng)急救援中應(yīng)用[J];廣州化工;2011年03期

7 劉建國;安振濤;張倩;;新型電化學(xué)傳感器的研究進(jìn)展[J];傳感器與微系統(tǒng);2013年07期

8 林化新;孔連英;薛垂蔭;;一種長壽命高穩(wěn)定的電化學(xué)傳感器[J];化學(xué)傳感器;1992年04期

9 金利通，毛煜，，劉彤;味覺電化學(xué)傳感器的研究──黃連素對(duì)模擬生物膜的響應(yīng)[J];分析科學(xué)學(xué)報(bào);1994年02期

10 俞汝勤;沈國勵(lì);林輝概;;電化學(xué)傳感器研究的某些進(jìn)展[J];化學(xué)傳感器;1994年03期

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1 姚碧霞;鄭婷婷;傅金英;李雪林;汪慶祥;翁文;;蛋白質(zhì)修飾手性電化學(xué)傳感器的研制與應(yīng)用[A];第六屆全國化學(xué)生物學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

2 盧爽;巴恒靜;;鋼筋混凝土腐蝕監(jiān)測的電化學(xué)傳感器及其應(yīng)用[A];高強(qiáng)與高性能混凝土及其應(yīng)用——第七屆全國高強(qiáng)與高性能混凝土學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2010年

3 王康麗;嚴(yán)河清;白延利;王鄂鳳;;氮氧化物電化學(xué)傳感器[A];第八屆全國氣濕敏傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

4 朱俊杰;;納米生物電化學(xué)傳感器的研究[A];中國化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（上冊）[C];2006年

5 吳堅(jiān);王酉;李光;;微電化學(xué)傳感器的研究[A];第二屆長三角地區(qū)傳感技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

6 陳曉霞;王穎;胡勝水;;一氧化氮電化學(xué)傳感器的研究進(jìn)展[A];第三屆科學(xué)儀器前沿技術(shù)及應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2006年

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8 郭萌;姚素薇;張衛(wèi)國;張瑩;;電化學(xué)傳感器的研究和進(jìn)展[A];2004年全國電子電鍍學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

9 鄭安升;宋詩哲;;水環(huán)境中焊接件腐蝕電化學(xué)傳感器的研制[A];2006年全國腐蝕電化學(xué)及測試方法學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

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1 崔琳;重金屬離子電化學(xué)傳感器的構(gòu)建及其應(yīng)用[D];南京大學(xué);2015年

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3 谷月;金屬復(fù)合材料及共軛聚合物在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2016年

4 劉麗君;多層膜的組裝及新型含硫化合物電化學(xué)傳感器的構(gòu)筑[D];浙江大學(xué);2009年

5 金根娣;杯芳烴等功能材料電化學(xué)傳感器的研究及應(yīng)用[D];揚(yáng)州大學(xué);2012年

6 張芬芬;抗菌類藥物電化學(xué)傳感器的構(gòu)建及性能研究[D];上海大學(xué);2013年

7 宦雙燕;采用分子印跡技術(shù)構(gòu)建電化學(xué)傳感器界面的研究[D];湖南大學(xué);2005年

8 劉召娜;新型納米結(jié)構(gòu)材料在電化學(xué)傳感器中的研究與應(yīng)用[D];山東大學(xué);2012年

9 熊世權(quán);離子液體納米材料復(fù)合物制備及其在電化學(xué)傳感器中應(yīng)用[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

10 楊善麗;新型電化學(xué)傳感器的構(gòu)建及其在環(huán)境檢測中的應(yīng)用[D];湖南大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉媛;幾種納米復(fù)合材料的制備及其在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用[D];石河子大學(xué);2015年

2 康萌萌;熒光素酰肼類化合物Cu~(2+)定量檢測電化學(xué)傳感器的研究[D];鄭州輕工業(yè)學(xué)院;2015年

3 姜隨意;基于分子印跡聚合物膜的電化學(xué)表面等離子體共振組胺檢測技術(shù)研究[D];中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院;2015年

4 陳曉倩;基于金屬—有機(jī)骨架材料的電化學(xué)傳感器[D];閩南師范大學(xué);2015年

5 高麗霞;電化學(xué)傳感器在細(xì)胞活性氧檢測及生物學(xué)效應(yīng)研究中的應(yīng)用[D];西南大學(xué);2015年

6 季軍;基于TDLAS的氣相過氧化氫濃度測量技術(shù)的研究[D];浙江大學(xué);2015年

7 鄭崇濤;基于石墨烯的嘌呤衍生物電化學(xué)傳感器的制備及應(yīng)用[D];山西師范大學(xué);2015年

8 余玉華;電化學(xué)芯片的表面功能化及微流集成化研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

9 司艷美;基于金納米簇和電活性氨基酸的電化學(xué)傳感器[D];曲阜師范大學(xué);2015年

10 張學(xué)超;基于電化學(xué)傳感器的牛奶體細(xì)胞定量檢測方法研究[D];華北理工大學(xué);2015年

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