【摘要】：海洋腐蝕微生物的快速檢測(cè)對(duì)微生物腐蝕機(jī)理及早期微生物腐蝕防護(hù)的研究具有重要的指導(dǎo)意義。本研究以海洋腐蝕微生物-硫酸鹽還原菌(SRB)為主要檢測(cè)目標(biāo),通過(guò)制備先進(jìn)的光學(xué)納米材料,結(jié)合合適的生物識(shí)別分子,分別構(gòu)建了基于苯硼酸識(shí)別的銀納米顆粒的比色傳感器、基于脫氧核酶識(shí)別的銀納米簇?zé)晒鈧鞲衅骱突贕SH-Au(Ⅰ)-Pb(Ⅱ)配合物的熒光傳感器和基于多重識(shí)別的碳點(diǎn)熒光陣列傳感器,建立了對(duì)海洋腐蝕微生物的高靈敏度的快速檢測(cè)方法。該研究的開(kāi)展對(duì)海洋腐蝕微生物的檢測(cè)及海洋微生物腐蝕的機(jī)理研究具有重要意義。主要研究結(jié)果如下:(1)構(gòu)建了一種基于苯硼酸識(shí)別的銀納米顆粒的簡(jiǎn)單、快速、價(jià)格低廉的比色微生物檢測(cè)方法。該檢測(cè)方法利用細(xì)菌表面存在的鄰二羥基基團(tuán)可與苯硼酸功能化銀納米顆粒共價(jià)結(jié)合,從而抑制由過(guò)量巰基苯硼酸誘導(dǎo)的苯硼酸功能化銀納米顆粒的聚集,從而使其產(chǎn)生不同的顏色變化。通過(guò)肉眼觀察、智能手機(jī)拍照或者紫外可見(jiàn)吸收光譜儀可實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)菌的快速檢測(cè)。結(jié)果證明,苯硼酸功能化銀納米顆粒在400 nm處的吸光度與SRB的濃度在5.0×10~6 cfu·mL~(-1)至5.0×10~7cfu·mL~(-1)之間存在良好的線性關(guān)系。同時(shí),整個(gè)檢測(cè)過(guò)程可在20 min內(nèi)完成。(2)構(gòu)建了一種基于脫氧核酶識(shí)別的銀納米簇?zé)晒鈧鞲衅饔糜谖⑸锏母哽`敏度檢測(cè)。該檢測(cè)體系,以磁性微球?yàn)檩d體,以脫氧核酶為識(shí)別分子,引入乙酰膽堿酯酶,構(gòu)建了一種MNP-DNAzyme-AChE(MDA)復(fù)合物。在目標(biāo)細(xì)菌裂解液存在下,脫氧核酶可與其特異性結(jié)合,并發(fā)生催化裂解,使連接其上的乙酰膽堿酯酶,從MDA復(fù)合物中脫離進(jìn)入溶液。利用乙酰膽堿酯酶的催化產(chǎn)物,使DNA銀納米簇的熒光信號(hào)發(fā)生增強(qiáng)。該熒光傳感平臺(tái)表現(xiàn)出了高特異性和高靈敏度,其最低檢測(cè)限為60 cfu·mL~(-1),線性檢測(cè)范圍為1.0×10~2-1.0×10~7 cfu·mL~(-1)。整個(gè)檢測(cè)過(guò)程可在2 h內(nèi)完成。通過(guò)變換該檢測(cè)體系中的脫氧核酶,可實(shí)現(xiàn)對(duì)特定海洋腐蝕微生物的高特異性、高靈敏度檢測(cè),為海洋腐蝕微生物的快速檢測(cè)提供了新的策略方法。(3)構(gòu)建了一種基于GSH-Au(Ⅰ)-Pb(Ⅱ)配合物的熒光傳感器,其可對(duì)SRB代謝產(chǎn)物S~(2-)產(chǎn)生特異性響應(yīng),在S~(2-)存在下其可發(fā)生熒光猝滅。本研究基于Pb~(2+)誘導(dǎo)的GSH-Au(Ⅰ)聚集誘導(dǎo)發(fā)光,以及S~(2-)導(dǎo)致熒光猝滅現(xiàn)象,開(kāi)發(fā)了一種用于檢測(cè)SRB的熒光傳感器。該方法顯示出良好的線性檢測(cè)范圍和極好的選擇性。鑒于所提出的熒光平臺(tái)的快速和簡(jiǎn)便性,該方法在SRB的快速檢測(cè)中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。(4)構(gòu)建了一種基于苯硼酸、多粘菌素和萬(wàn)古霉素功能化碳點(diǎn)的熒光陣列傳感器用于海洋腐蝕微生物的識(shí)別、鑒定。由于不同細(xì)菌表面的物理化學(xué)性質(zhì)的多樣性,不同碳點(diǎn)對(duì)細(xì)菌具有不同的結(jié)合能力,因此該熒光陣列傳感器對(duì)不同細(xì)菌產(chǎn)生不同程度的熒光信號(hào)響應(yīng)。該熒光陣列傳感器可以簡(jiǎn)單、快速、有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)包括SRB和銅綠假單胞菌等海洋腐蝕微生物在內(nèi)的6種細(xì)菌的準(zhǔn)確識(shí)別。
【圖文】：

第 1 章 前言及檢測(cè)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。生物傳感器（Biosensor）是一種利用生物識(shí)別元件（生物材料如生物組織、微生物、細(xì)胞器、細(xì)胞感受器、酶、抗體、核酸等，生物派生材料或者類生物材料）與目標(biāo)物結(jié)合產(chǎn)生信號(hào)，并通過(guò)換能器（光學(xué)、電化學(xué)或壓電）將信號(hào)轉(zhuǎn)換為可讀信號(hào)并輸出的裝置。其構(gòu)造原理圖如圖 1.1 所示。根據(jù)換能器的不同，生物傳感器可分為光學(xué)傳感器、電化學(xué)傳感器、聲波傳感器、表面應(yīng)力傳感器和磁學(xué)傳感器等。Ahmed 等（2014）認(rèn)為用于微生物檢測(cè)的生物傳感器應(yīng)具有的理想特征為：高靈敏度（<103cfu·mL-1）、高特異性、快速（幾分鐘內(nèi)）和高穩(wěn)定性（高達(dá) 45℃）、易于操作和便攜。在各種用于微生物檢測(cè)的生物傳感器中，光學(xué)生物傳感器由于具有快速、成本低、便攜、簡(jiǎn)單易用和多重檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。

基于光學(xué)納米材料的海洋腐蝕微生物快速檢測(cè)方法供了可能。納米材料的大比表面積能夠負(fù)載更多的生物識(shí)別元件（酶和噬菌體等），從而增強(qiáng)對(duì)目標(biāo)微生物的捕獲。此外，，基于納米感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的小體積、無(wú)標(biāo)記、實(shí)時(shí)快速檢測(cè)。基于吸光共振和發(fā)光等光學(xué)性質(zhì)的多種納米材料已被用于開(kāi)發(fā)高靈敏的微生統(tǒng)。比色傳感器
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院海洋研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P755.3

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本文編號(hào)：2656859