本文關(guān)鍵詞：石墨烯—殼聚糖功能化金電極檢測布魯氏菌的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著近些年來食品行業(yè)里三聚氰胺、瘦肉精、致病菌污染事件的頻發(fā),人們對健康和保健越來越重視。在致病菌污染事件問題上,有一種聽上去就令人發(fā)指的毒性致病菌,它就是布魯氏菌(Brucella)。它是一種原核桿菌,但有較強的毒性,這種病菌會導(dǎo)致人和牲畜共患布魯氏菌病,輕者持續(xù)高燒不退、雌性流產(chǎn),重者則會導(dǎo)致殘疾、甚至永久喪失勞動力。然而這種病菌卻分布相當(dāng)廣泛,全球各地都有遍及,一般主要分布在畜牧業(yè)領(lǐng)域內(nèi),但肉類、奶制品行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)有時也有分布。讓我們意識到,原來生活中所必須的習(xí)以為常的食品里,竟然也充斥著健康的隱患。為了解決此類棘手的由布魯氏桿菌引起的布魯氏菌病問題,我們首先要從傳染源上切斷一切可能的傳播途徑,禁止已發(fā)現(xiàn)的帶菌肉類、含菌奶類或奶制品流入市場。但是如何快速知道這些肉類、奶類、奶制品中致病菌的有無,以及如何定量了解這些食品里致病菌的多少。本研究以實現(xiàn)對布魯氏菌做到高精度、高選擇性、低成本、快速的無偏定量檢測,下面來闡述下本文的研究結(jié)果：(1)為了改善電極表面的電化學(xué)特性,采用經(jīng)物理預(yù)處理法、超聲預(yù)處理法和化學(xué)預(yù)處理法對金電極進行了預(yù)處理,并對比了采用物理預(yù)處理法、超聲預(yù)處理法和電化學(xué)方法預(yù)處理的金電極,通過循環(huán)伏安法(CV)考察了兩種預(yù)處理方法前后的氧化峰電流值的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn),第二種預(yù)處理方法對改善金電極的電化學(xué)性能具有更好的效果,有助于提高檢測的精度和靈敏度。(2)為了實現(xiàn)免疫傳感器的高選擇性、快速性的要求以及進一步提高免疫傳感器對布魯氏菌抗原定量檢測的精度和靈敏度,試驗選取了導(dǎo)電性優(yōu)良的氧化石墨烯與殼聚糖作為修飾電極的材料,運用分子自組裝法制得了氧化石墨烯-殼聚糖(GO-CS)導(dǎo)電復(fù)合膜,進一步采用電沉積法將GO-CS導(dǎo)電復(fù)合膜修飾到活化后的金電極表面,利用蛋白質(zhì)與殼聚糖具有較好的結(jié)合特性,再把布魯氏菌抗體綁定到免疫電極上。運用GO-CS二者功能上的協(xié)同作用,制得了檢測布魯氏菌抗原的電化學(xué)免疫傳感器。通過循環(huán)伏安法方法(CV)對免疫電極進行了表征,得到布菌抗原在4 x 103CFU-4 × 107CFU/mL濃度區(qū)間內(nèi)時峰電流變化值與布魯氏菌抗原濃度呈良好的線性關(guān)系,線性回歸方程為y=2.04211gC+1.3916,進而進一步推導(dǎo)出C= 0.2082 ×10 0.4897ΔI(其中△I為電流的變化量,C為抗原的濃度),相關(guān)系數(shù)r=0.9898,在此范圍內(nèi)可以較好的區(qū)分出待測抗原溶液的濃度,檢測限為8.623 ×102CFU/mL。(3)為了將檢測布魯氏菌抗原傳感器的靈敏度和檢測限再進一步提高,一方面基于氧化石墨烯和殼聚糖優(yōu)異的協(xié)同作用,制得免疫電極后,另一方面又采用了電位階躍技術(shù)的方波伏安法(SWV)和差分脈沖伏安法(DPV)對免疫電極進行測試,建立了峰電流的變化量與布魯氏菌抗原對數(shù)濃度的關(guān)系,對于DPV檢測分析法,當(dāng)布菌抗原濃度在4× 103 CFU/mL-4 × 107 CFU/mL范圍時,有較好的線性關(guān)系,線性回歸方程為y=3.04511gC-1.3997,進而進一步推導(dǎo)出C= 2.8817×100.3284ΔI(其中△I為電流的變化量,C為抗原的濃度),相關(guān)系數(shù)r=0.9856,檢測限為5.452×101CFU/mL,在此區(qū)段內(nèi),可以較好的區(qū)分出待測抗原溶液的濃度。而對于SWV檢測分析,當(dāng)布菌抗原濃度在4×102CFU/mL-4×107 CFU/mL范圍時有顯著的線性關(guān)系,線性回歸方程為y=2.76561gC+0.0391,進而進一步推導(dǎo)出C= 0.9679 × 100.3616ΔI(其中△I為電流的變化量,C為抗原的濃度),相關(guān)系數(shù)r=0.9890,檢測限為3.386×101 CFU/mL,在此段內(nèi)也可以較好的區(qū)分出待測抗原溶液的濃度。經(jīng)過二者的對比,SWV法相比DPV法有著更低的檢測限。(4)基于金電極的基礎(chǔ)上,運用分子自組裝法制得GO-CS導(dǎo)電聚合物膜,并采用電沉積法修飾到金電極表面,然后再綁定上布魯氏菌抗體,制得檢測布菌的免疫傳感器后,采用電化學(xué)交流阻抗譜法(EIS)檢測濃度梯度逐漸升高的布魯氏菌抗原,并提出對應(yīng)的免疫傳感器等效電路,再通過Zview軟件對所測的數(shù)據(jù)進行整合處理并獲得所有的基本參量,通過數(shù)據(jù)的比對分析,發(fā)現(xiàn)只有電荷轉(zhuǎn)移阻抗Rct隨著抗體抗原的結(jié)合反應(yīng)變化顯著,其他的三個參量可忽略不計。作出電荷轉(zhuǎn)移阻抗變化量△Rct與布魯氏菌抗原對數(shù)濃度的關(guān)系,結(jié)果表明布菌抗原在4×102CFU/mL-4×107CF /mL濃度區(qū)間內(nèi)有顯著的線性關(guān)系,回歸方程為y=490.94491gC-562.9266,相關(guān)系數(shù)r=0.9943,進而進一步導(dǎo)出C= 14.0158×100.0021ΔRct(其中△Rct為轉(zhuǎn)移阻抗的變化量,C為抗原的濃度),在此區(qū)間內(nèi),可以較好的區(qū)分出待測抗原溶液的濃度,檢測限為2.528×101 CFU/mL。
【關(guān)鍵詞】：免疫傳感器 布魯氏茵 石墨烯 殼聚糖 阻抗譜
【學(xué)位授予單位】：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S852.614
【目錄】：

• 摘要7-9
• 第一章 緒論9-26
• 1.0 引言9
• 1.1 布魯氏菌和布魯氏菌病概述9-10
• 1.1.1 布魯氏菌病發(fā)展史9-10
• 1.1.2 布魯氏菌及其抗原毒性10
• 1.2 墨烯的性質(zhì)及其應(yīng)用10-13
• 1.2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)特點12
• 1.2.2 石墨烯的性質(zhì)特點12-13
• 1.3 石墨烯納米復(fù)合材料13-17
• 1.3.1 功能化石墨烯高性能材料的應(yīng)用及研究進展13-16
• 1.3.2 功能化石墨烯高性能納米復(fù)合材料的應(yīng)用前景16-17
• 1.4 殼聚糖的性質(zhì)及其應(yīng)用17-18
• 1.4.1 殼聚糖簡介17-18
• 1.4.2 殼聚糖的吸附與免疫作用18
• 1.5 傳感器概述18-21
• 1.5.1 生物傳感器的概述19-20
• 1.5.2 電化學(xué)免疫傳感器20
• 1.5.3 免疫傳感器的原理20-21
• 1.6 抗原抗體反應(yīng)21-23
• 1.6.1 抗原抗體反應(yīng)的結(jié)合力21
• 1.6.2 抗原抗體反應(yīng)中兩種力的作用21-22
• 1.6.3 抗原抗體反應(yīng)的兩種膠體22
• 1.6.4 抗原抗體反應(yīng)的特點22-23
• 1.7 免疫傳感器中修飾物的綁定方法23-24
• 1.8 國內(nèi)外布病檢測研究現(xiàn)狀及立題背景24
• 1.9 本文研究的內(nèi)容24-26
• 第二章 金電極預(yù)處理比較26-32
• 2.0 引言26
• 2.1 試驗部分26-27
• 2.1.1 試驗儀器與設(shè)備26
• 2.1.2 試驗試劑26-27
• 2.1.3 溶液配制27
• 2.2 試驗方法27
• 2.3 結(jié)果與討論27-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 基于CV法布魯氏菌抗原檢測的免疫傳感器研究32-42
• 3.0 引言32-33
• 3.1 試驗部分33-35
• 3.1.1 試驗儀器及設(shè)備33
• 3.1.2 試驗試劑33
• 3.1.3 溶液的配制及抗原、抗體的準(zhǔn)備33
• 3.1.4 氧化石墨烯的表征33-34
• 3.1.5 金電極的預(yù)處理34
• 3.1.6 氧化石墨烯-殼聚糖(GO-CS)復(fù)合導(dǎo)電膜的制備34
• 3.1.7 電化學(xué)免疫電極的制備34-35
• 3.2 試驗方法35-37
• 3.2.1 循環(huán)伏安法的基本原理35-37
• 3.2.2 免疫電極的測試37
• 3.3 試驗結(jié)果與討論37-40
• 3.3.1 GO-CS導(dǎo)電膜對電極峰電流的影響37
• 3.3.2 電極與掃速的關(guān)系37-38
• 3.3.3 試驗條件的選擇38-39
• 3.3.4 免疫傳感器對布魯氏菌抗原濃度的響應(yīng)39-40
• 3.4 重復(fù)性、穩(wěn)定性試驗40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第四章 基于電位階躍技術(shù)的電化學(xué)免疫傳感器的研究42-49
• 4.0 引言42
• 4.1 試驗部分42
• 4.2 試驗方法42-45
• 4.2.1 DPV的基本原理42-44
• 4.2.2 SWV的基本原理44-45
• 4.2.3 兩種免疫電極的測試45
• 4.3 免疫傳感器對布魯氏菌抗原濃度的響應(yīng)45-48
• 4.3.1 不同抗原濃度梯度修飾過程中的DPV分析45-46
• 4.3.2 不同抗原濃度梯度修飾過程中的SWV分析46-48
• 4.4 重復(fù)性、穩(wěn)定性試驗48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第五章 基于交流阻抗譜技術(shù)的電化學(xué)免疫傳感器的研究49-56
• 5.0 引言49
• 5.1 EIS的基本原理49-50
• 5.2 試驗部分50
• 5.3 試驗方法50-51
• 5.3.1 免疫電極的檢測50
• 5.3.2 轉(zhuǎn)移阻抗的概念50-51
• 5.4 免疫電極的測試51-55
• 5.4.1 電極制備及其測試過程中的一系列響應(yīng)表征52-53
• 5.4.2 免疫傳感器的等效電路53-55
• 5.5 重復(fù)性、穩(wěn)定性試驗55
• 5.6 本章小結(jié)55-56
• 第6章 結(jié)論、討論與展望56-59
• 6.0 主要研究結(jié)論56-57
• 6.1 創(chuàng)新點57
• 6.2 討論與展望57-59
• 參考文獻59-64
• Abstract64-67
• 附錄67-69
• 致謝69-70

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