海洋致病菌的光电化学生物传感器的研究

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海洋致病菌,由于其广泛存在于海水及水产品中,危害人体健康,因此对其进行高灵敏检测尤为重要。光电化学生物传感器由于其速度快、操作方便、成本低廉等优点,在生物检测分析领域被广泛应用。本论文基于电化学发光(ECL)、阳极溶出伏安法(ASV)、快速扫描伏安技术及环糊精-蒽主客体体系,构建了三种可以高灵敏检测海洋致病菌的光电化学生物传感器。具体研究内容如下:1、基于ECL和ASV双模式检测副溶血性弧菌的法拉第笼式免疫传感器基于电化学发光(ECL)和阳极溶出伏安法(ASV),研制了一种简单有效的双模式法拉第笼型免疫传感器,用于VP的超灵敏检测。VP在磁性玻碳电极(MGCE)上被捕获单元捕获后,再经由信号单元识别,实现了ECL和ASV的双模式检测。与传统的三明治式免疫传感器相比,该免疫传感器具有独特的法拉第笼式结构,具有显著的信号放大作用。得益于此,探测器上标记的Ru(bpy)22+和Ag NPs都能参与电极反应,分别产生较强的ECL和电化学信号。在最优的条件下,线性范围为102~107cfu m L-1,检测限(LOD)为33 cfu m L-1,并且具有良好的选择性、稳定性和重现性。另外,两种检测方法的检测结果可以相互验证,避免出现假阳性结果。且该双模式法拉第笼式免疫传感器还可用于海水样品中VP的检测,回收率在96.1~107.9%之间,是一种很有前途的致病菌分析手段。2、基于FSV的法拉第笼式免疫传感器对创伤弧菌的高灵敏度检测本章基于快扫伏安法(FSV),构建了一种新型的法拉第笼式免疫传感器,用于海水及海产品中创伤弧菌(VV)的高灵敏检测。其中,氨基二茂铁(AFc)作为标记物负载在还原氧化石墨烯(r GO)表面形成信号单元,然后通过检测抗体-抗原-捕获单元在磁性玻碳电极上的层层组装过程,形成了法拉第笼式免疫传感器。该传感器具备较高灵敏度的原因如下:(1)r GO具有较大的比表面积,因而可以结合更多的AFc,并使所有的AFc分子都可以产生有效的电信号。(2)法拉第笼结构的应用使得电子可以在电极和电化学标记物之间直接传递而不受免疫复合物的阻碍,进而获得更强的信号。(3)AFc作为电化学信号物质,具有良好的化学可逆性,符合快扫的基本条件。与常规的循环伏安法(CV)相比,通过增大扫描速率,可以大大提高灵敏度,从而实现对VV的超灵敏检测。结果表明,在最佳反应条件下,该免疫传感器的线性范围为1~107cfu m L-1,LOD=0.33 cfu m L-1。同时其在实际样品检测中具备良好的稳定性和重现性,在将来有望应用于食品检测,临床医学等各个方面。3、环糊精-蒽主客体体系在水中电化学机理研究及传感器的开发基于环糊精-蒽主客体体系,采用快扫伏安法(FSV)作为检测手段,构建了一种新型的电化学传感器用于VP的检测。蒽是一种可逆的电化学标记物,通常在有机体系中进行电化学研究。基于环糊精(CD)内部疏水,外部亲水的结构特性,构建了环糊精-蒽在水中的主客体体系。通过不同种类的环糊精实验对比,单巯基β-环糊精(SH-β-CD)与蒽结合的体系具备更加优异的电化学性能。借助于蒽可以作为可逆标记物的特性,结合FSV对VP进行超灵敏检测分析,结果表明,在最优反应条件下,得到VP的检测限为3.3 cfu m L-1,多次重复实验表明,该电化学传感器具有优良的稳定性和重现性。这也是在水体系中以有机分子蒽作为电化学标记物检测海洋致病菌的首次尝试,为有机分子电化学标记物在水体系中进行电化学分析提供了一个新的思路。
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