本文關鍵詞：基于希瓦氏菌反向電子傳遞的全細胞生物電化學傳感器的構建、原理及其應用研究

  更多相關文章： 生物傳感器 希瓦氏奧奈達金屬還原菌 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、靈敏度高、操作簡單、成本低、應用范圍廣等特點,已成為國內(nèi)外競相研究的熱點,并被列為生物技術產(chǎn)業(yè)的關鍵技術。生物傳感器按識別元件分類主要包括酶傳感器、細胞傳感器、組織傳感器、全細胞傳感器等。與其它類型生物傳感器相比,全細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,當前全細胞生物傳感器通常以熒光、酶活等作為輸出信號,需要借助復雜或昂貴的儀器進行檢測,增加了其使用成本、限制了其應用范圍。因此,本研究擬基于電活性微生物的胞外電子傳遞特性,克服當前全細胞生物傳感器的缺點,開發(fā)直接以電流作為輸出信號的全細胞生物電化學傳感器平臺,并應用于重要環(huán)境及健康標志物的生物檢測。本文利用希瓦氏奧奈達金屬還原菌(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理,構建了新型全細胞生物電化學傳感器平臺,分析了電子受體、電子中介體與細胞色素蛋白對反向電子傳遞效率的影響規(guī)律;探究了該平臺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檢測新方法;進一步,研究了利用該平臺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),成功構建了新型全細胞生物電化學傳感器平臺,該平臺以電活性微生物細胞作為待測物識別和信號轉(zhuǎn)換元件,以便于直接定量測定的電流信號作為輸出信號,操作簡便、儀器需求簡單,為全細胞生物傳感器的設計提供了新的思路。2)利用該生物傳感器平臺,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(一種癌癥標志物和食品霉變標志物)的新型生物電化學檢測方法,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),并具有很強的專一性、穩(wěn)定性、重復性,同時成功應用于蘋果汁、鼠腎等真實樣的檢測;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檢測方法,其LOD(S/N=3)分別達到41.5 n M和40 n M。3)進一步,以該生物傳感器平臺為基礎,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,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。
【關鍵詞】：生物傳感器 希瓦氏奧奈達金屬還原菌 反向電子傳遞 富馬酸 核黃素 硝酸鹽 亞硝酸鹽
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 生物傳感器的結構與原理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 生物傳感器的應用領域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20-21
• 1.4.4 軍事領域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胞生物電化學傳感器的構建及原理22-34
• 2.1 引言22-23
• 2.2 實驗材料23-25
• 2.2.1 試劑23-24
• 2.2.2 實驗儀器24
• 2.2.3 生物傳感器反應裝置所用材料24-25
• 2.3 實驗方法25-27
• 2.3.1 碳布的預處理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)的構建26
• 2.3.5 生物電化學傳感器系統(tǒng)的建立26-27
• 2.3.6 電化學測定27
• 2.4 實驗結果與討論27-32
• 2.4.1 新型傳感器平臺構建及優(yōu)化27-28
• 2.4.2 電子受體對反向電子傳遞效率的影響分析28-29
• 2.4.3 電子中介體對反向電子傳遞效率的影響分析29-30
• 2.4.4 細胞色素蛋白對反向電子傳遞效率的影響分析30-32
• 2.5 本章小結32-34
• 第三章 利用新型全細胞生物電化學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 實驗材料35-36
• 3.2.1 試劑35
• 3.2.2 實驗儀器35-36
• 3.2.3 真實樣品來源36
• 3.3 實驗方法36-37
• 3.3.1 S. oneidensis MR-1 的培養(yǎng)36
• 3.3.2 真實樣品的處理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 實驗結果與討論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49-52
• 第四章 利用新型全細胞生物電化學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 實驗材料53
• 4.2.1 試劑53
• 4.2.2 實驗儀器53
• 4.2.3 真實樣品來源53
• 4.3 實驗方法53-55
• 4.3.1 S. oneidensis MR-1 的培養(yǎng)53-54
• 4.3.2 實際樣品的處理54
• 4.3.3 生物傳感器系統(tǒng)的建立54
• 4.3.4 電化學測定54
• 4.3.5 真實樣品中核黃素含量的測定54-55
• 4.4 實驗結果與討論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64-66
• 第五章 結論與展望66-68
• 5.1 結論66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻68-76
• 致謝76-77
• 在校期間發(fā)表的學術論文及其它科研成果77-78

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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傳感器的研究[J];華東師范大學學報(自然科學版);2001年03期

2 金利通;;電化學傳感器在生命科學中的應用研究[J];化學傳感器;2001年03期

3 鄒紹芳,門洪,王平;微型電化學傳感器研究的最新進展[J];傳感技術學報;2004年02期

4 張艷麗;朱靜;周敬良;蔣健暉;沈國勵;俞汝勤;;適體電化學傳感器的研究進展[J];化學傳感器;2008年03期

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

6 祝敬妥;;電化學傳感器在應急救援中應用[J];廣州化工;2011年03期

7 劉建國;安振濤;張倩;;新型電化學傳感器的研究進展[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)定的電化學傳感器[J];化學傳感器;1992年04期

9 金利通，毛煜，，劉彤;味覺電化學傳感器的研究──黃連素對模擬生物膜的響應[J];分析科學學報;1994年02期

10 俞汝勤;沈國勵;林輝概;;電化學傳感器研究的某些進展[J];化學傳感器;1994年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姚碧霞;鄭婷婷;傅金英;李雪林;汪慶祥;翁文;;蛋白質(zhì)修飾手性電化學傳感器的研制與應用[A];第六屆全國化學生物學學術會議論文摘要集[C];2009年

2 盧爽;巴恒靜;;鋼筋混凝土腐蝕監(jiān)測的電化學傳感器及其應用[A];高強與高性能混凝土及其應用——第七屆全國高強與高性能混凝土學術交流會論文集[C];2010年

3 王康麗;嚴河清;白延利;王鄂鳳;;氮氧化物電化學傳感器[A];第八屆全國氣濕敏傳感器技術學術交流會論文集[C];2004年

4 朱俊杰;;納米生物電化學傳感器的研究[A];中國化學會第二十五屆學術年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

5 吳堅;王酉;李光;;微電化學傳感器的研究[A];第二屆長三角地區(qū)傳感技術學術交流會論文集[C];2006年

6 陳曉霞;王穎;胡勝水;;一氧化氮電化學傳感器的研究進展[A];第三屆科學儀器前沿技術及應用學術研討會論文摘要集[C];2006年

7 陳曉霞;易洪潮;王穎;胡勝水;;一氧化氮電化學傳感器及其在生物醫(yī)學中的應用[A];第三屆科學儀器前沿技術及應用學術研討會論文集（三）[C];2006年

8 郭萌;姚素薇;張衛(wèi)國;張瑩;;電化學傳感器的研究和進展[A];2004年全國電子電鍍學術研討會論文集[C];2004年

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

10 高鑫;余其俊;韋江雄;;電化學傳感器在鋼筋混凝土銹蝕監(jiān)測中的應用[A];第十屆全國水泥和混凝土化學及應用技術會議論文摘要集[C];2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 崔琳;重金屬離子電化學傳感器的構建及其應用[D];南京大學;2015年

2 楊光明;表面分子印跡技術在電化學檢測藥物小分子中的應用研究[D];武漢大學;2015年

3 谷月;金屬復合材料及共軛聚合物在電化學傳感器中的應用[D];吉林大學;2016年

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

5 金根娣;杯芳烴等功能材料電化學傳感器的研究及應用[D];揚州大學;2012年

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

7 宦雙燕;采用分子印跡技術構建電化學傳感器界面的研究[D];湖南大學;2005年

8 劉召娜;新型納米結構材料在電化學傳感器中的研究與應用[D];山東大學;2012年

9 熊世權;離子液體納米材料復合物制備及其在電化學傳感器中應用[D];中國科學技術大學;2012年

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

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉媛;幾種納米復合材料的制備及其在電化學傳感器中的應用[D];石河子大學;2015年

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

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

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

5 高麗霞;電化學傳感器在細胞活性氧檢測及生物學效應研究中的應用[D];西南大學;2015年

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

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

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

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

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

本文編號：576376