【摘要】：抗生素的大量使用導(dǎo)致其在生活污水中廣泛存在，會(huì)對(duì)污水處理系統(tǒng)中的微生物產(chǎn)生影響。在研究這種影響的特征時(shí)，人們往往遇到常規(guī)手段（如搖瓶或小試）費(fèi)時(shí)費(fèi)力且信息量較少的困境。微流控技術(shù)能實(shí)現(xiàn)并行測試、原位實(shí)時(shí)觀察、單細(xì)胞追蹤等功能，且樣品量少，省時(shí)省力，有利于上述問題的研究。因此，本研究建立了適合研究環(huán)境微生物的微流控芯片系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞跟蹤、原位實(shí)時(shí)觀測、梯度并行實(shí)驗(yàn)等功能；將其應(yīng)用于抗生素對(duì)細(xì)菌的抑制、細(xì)菌耐藥性及細(xì)菌對(duì)抗生素降解的研究，獲得了比常規(guī)方法更多的信息（如細(xì)菌形態(tài)變化、細(xì)菌個(gè)體差異等），并發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌在抗生素作用下的“新行為”。 論文首先采用孔板實(shí)驗(yàn)方法，獲取了13種抗生素對(duì)8種純菌及活性污泥混合菌的生長抑制曲線，發(fā)現(xiàn)喹喏酮類對(duì)大部分細(xì)菌的抑制能力強(qiáng)，半數(shù)抑制濃度（IC50）低于1mg/L；磺胺類最弱，IC50大于100mg/L；活性污泥混合菌具有很強(qiáng)的耐藥性。 然后開展了微流控平臺(tái)的研究，設(shè)計(jì)及優(yōu)化了微流控雙通道芯片，用于抗生素對(duì)細(xì)菌的抑制過程研究。采用大腸桿菌及阿莫西林驗(yàn)證了芯片的可靠性，實(shí)時(shí)觀察了單個(gè)細(xì)菌的形態(tài)變化特征。芯片可快速培養(yǎng)氨氧化菌，比生長速率（1.2d-1）遠(yuǎn)高于搖瓶實(shí)驗(yàn)（0.088d-1），可在四天內(nèi)獲取阿莫西林對(duì)氨氧化菌的抑制曲線。 第三，利用微流控芯片技術(shù)開展了細(xì)菌耐藥性的研究�；趯�(duì)芯片上單個(gè)大腸桿菌的數(shù)量及形態(tài)變化的分析，首次觀察到細(xì)菌的“機(jī)會(huì)耐藥性”行為。在IC50濃度附近，正常細(xì)菌由于鄰近破裂細(xì)菌釋放的細(xì)胞質(zhì)的存在而快速生長，其生長速率與培養(yǎng)基條件下相近，表現(xiàn)出與“耐藥性”相似的行為。氨氧化菌的耐藥實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氨氧化菌在抑制濃度的阿莫西林下暴露三天后仍有細(xì)菌存活，恢復(fù)培養(yǎng)基培養(yǎng)后能復(fù)蘇生長。 最后，采用微流控芯片研究了抗生素的降解特征。利用微流控單通道芯片作為“微反應(yīng)器”，確認(rèn)了硝化菌對(duì)抗生素降解的貢獻(xiàn)，并觀察到了純種氨氧化菌降解抗生素的行為�；钚晕勰嗷旌暇嚎梢酝耆到獾蜐舛劝⒛髁郑ㄟM(jìn)水均值0.35mg/L），能夠通過共基質(zhì)代謝去除70%的四環(huán)素（進(jìn)水均值0.8mg/L）；活性污泥中的硝化菌對(duì)阿莫西林的降解起到促進(jìn)作用。純種氨氧化菌可降解阿莫西林和四環(huán)素，降解率分別為70%及25%左右，具體的降解途徑還需進(jìn)一步研究。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X703;X172
【圖文】：

分離培養(yǎng)及抗生素濃度的測試采用常規(guī)的方法進(jìn)行。圖3.1微流控研究平臺(tái)示意圖3.2.2 微流控平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)建本研究根據(jù)常規(guī)的微流控平臺(tái)設(shè)計(jì)，構(gòu)建了適合污活性污泥細(xì)菌研究的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括動(dòng)力系統(tǒng)、芯片系統(tǒng)和觀察系統(tǒng)三部分，實(shí)物如圖 3.2 所示。圖3.2實(shí)際的微流控平臺(tái)系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)主要是由注射泵（保定蘭格恒流泵有限公司）及注射器組成，可為芯片系統(tǒng)持續(xù)供應(yīng)液體并控制流量。實(shí)驗(yàn)中采用的注射泵有單通道（LSP01-1A型）、注射泵等微流控芯片功能微生物分離與培養(yǎng)出水測試顯微鏡CCD 檢測污水活性污泥的采樣細(xì)菌生長及形態(tài)觀察抗生素濃度及產(chǎn)物分析培養(yǎng)基抗生素降解機(jī)理廢液

鑒已該芯圖已有研究中芯片原理上3.3 單通道中微流控的設(shè)上借鑒了單層道瓊脂層培設(shè)計(jì)，本論文層生長的方培養(yǎng)芯片的結(jié)文設(shè)計(jì)了如方法，包括結(jié)構(gòu)圖如圖 3.3 所示PDMS 芯片示的片、

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2718704