张书芬[1]2002年在《微生物生长及生化过程的压电传感技术的研究与应用》文中提出压电声波传感技术因其灵敏度高、响应谱广、结构简单和成本低廉等特点已经被广泛应用于分析化学、生物化学、环境监测及分子生物学等众多领域。本文充分利用单面触液型压电传感技术对溶液粘度和密度的响应以及串联式声波传感器(SPQC)对溶液电导率和介电常数的响应，与微生物生长和生化反应特征相结合，对几个新的体系进行了理论与应用方面的研究。在下述四个方面取得了一些创新性的成果： 1．采用声波阻抗分析技术，基于某些抗生素类药物对微生物生长的抑制作用，建立了测定废水污染程度的生物学新分析方法，并用于环境废水污染程度的监测。 2．根据动态电阻与溶液粘度和密度变化的关系，结合Logistic种群生长模型，首次建立了抗生素类药物抑制微生物种群生长的的阻抗响应模型，通过对实验数据的拟合，估计了与微生物生长相关的叁个抑制参数。 3．利用阻抗响应曲线提供的信息，以溶菌酶为代表酶，研究了静磁场对酶活性的影响。首次提出了包含磁化时间和磁场强度变量的响应模型。实验结果表明在一定的磁场强度和作用时间内，模型反映了体系的真实行为。 4．利用SPQC传感器对溶液电导率的灵敏响应，探讨了了一定强度的静磁场对大肠杆菌的生长状况的影响。在理论分析的基础上，导出了相关的频移响应模型，估计了有关参数。
仝飞飞[2]2015年在《多通道串联式压电细胞传感器的构建及应用研究》文中研究指明生物传感器应用生物体、微生物、细胞或生物物质作为敏感元件,感知外界的物理或化学的刺激,从而产生各类生理参数的响应或物理与化学参数的响应,传感器接收并感受这些响应并作出评价。生物传感器及其检测技术在临床诊断、药物功能与毒性分析、环境毒物监测、食品安全分析等相关领域都有广泛的应用前景。本实验室主要以串联压电传感技术的创新及应用拓展作为研究方向并取得了一定进展和大量实验积累。串联压电生物传感器SPQC的具体部件包括传感器的探测电极、石英晶体、振荡电路、和其他相关辅助元器件,其产生响应信号的核心是石英晶体,其功能实现部件是检测探头即串联电极。SPQC既保留了压电石英晶体传感器灵敏度高、低成本、易于操作等优点,又巧妙地使晶振摆脱液相损耗的影响,其稳定性有了极大的提高。在环境微生物监测、临床致病菌的快速检测、药敏实验等领域已经得到很好的应用。为了满足多个细胞样本同时无损在线检测的需求,为细胞药理学与毒理学研究提供新的科学有效的方法,开拓SPQC传感器的体外活细胞动态监测平台,本文做了以下研究工作:(1)将体外细胞培养技术与SPQC传感器相结合,以ITO电极作为细胞传感基底,构建了多通道串联式压电细胞传感系统(ITO-MSPQC)的活细胞实时在线检测平台。其频移响应曲线能够很好地反映细胞的生长过程,抗背景电解质干扰能力强,可维持很好的频率稳定性。与传统生物学检测手段相比,ITO-MSPQC传感器是一种非侵扰性、无需标记的细胞传感手段,可代替传统的细胞培养板实验,自动化在线纪录细胞的粘附、生长、增殖等生长状态,提供细胞实时动态分析数据。(2)将构建的ITO-MSPQC压电细胞实时传感监测平台对不同接种浓度的骨肉瘤细胞MG63的粘附、铺展、增殖进行了监测和定量分析,并研究了不同浓度的低氧模拟化学试剂CoCl2对MG63细胞的生物学特性的影响作用。发现CoCl2化学模拟低氧过程中伴随着对细胞增殖和凋亡的复杂影响,与CoCl2的浓度和处理时间都有紧密关系,不同低氧状态下细胞表现出不同的生物学特征。ITO-MSPQC压电细胞传感器为体外评估化学药品的细胞毒性作用提供了一种简便、廉价的方法,可用于分析药物对细胞的作用模式。(3)为了提高检测信号强度,对细胞生长进行更灵敏的在线检测,我们对传感器的电极进行改造,将共面微电极引入压电细胞传感检测系统中,构建了新的适合细胞在线监测的Micro Au-MSPQC串联压电细胞传感器。该螺旋方形微金电极,根据细胞形状与大小来考虑电极的尺寸,细胞粘附生长时能桥接两个相邻的电极带。微电极电极间稳态电流密度高、电极间传质速度快、响应时间短,电极平面上收集更多的信号,能够反映出电极上细胞生长状态的微小变化,因此,灵敏度有了明显的提高。Micro Au-MSPQC串联压电细胞传感器是一种新型非侵扰式、无标记、活细胞在线监测技术。(4)利用新构建的Micro Au-MSPQC串联压电细胞传感器实时在线监测了内毒素LPS诱导的人脐静脉内皮细胞损伤以及VC/VE两种抗氧化维生素对该损伤的药物作用。传感器频移响应曲线表明低浓度的内毒素LPS在短时间内能促进HUVEC细胞的增殖,而在超过一定时间后则表现为对细胞抑制增殖及诱导凋亡的作用。另外发现VC和VE联合用药在低浓度(10μmol/L)就能很好地发挥减弱LPS损伤的作用。传感器监测结果与MTT检测及显微镜形态观察结果一致。(5)为了更好的模拟体内生理条件,研究刺激因子对内皮细胞屏障功能的影响,我们采用PPy[p Glu]-p Ly生物兼容性导电多聚物膜修饰传感器的ITO工作电极,构建了生物兼容性导电膜修饰电极串联压电细胞传感器(BIO-MSPQC)。电化学阻抗谱(EIS)对多聚物膜以及人脐静脉内皮细胞单层制备的不同步骤进行了表征。用传感器方法检测LPS、组胺等外源性或内源性炎症物质对内皮细胞屏障功能的影响,实验结果表明LPS或组胺诱导的内皮细胞层压电频移响应与刺激物的剂量有依赖关系,证实了BOI-MSPQC传感器是一种评价内皮细胞屏障功能在炎症介质中受损的有价值的方法。本研究可进一步推进压电生物传感器在细胞毒性药物检测中的应用。
谭亮[3]2008年在《多糖、凝集素、细胞及其相互作用的电化学与压电传感研究》文中认为糖类、凝集素和细胞的研究是生命科学中的前沿领域。作为一种经典的检测手段,电化学分析已全面渗透到多个学科,在分析化学和生物化学研究中发挥着重要的作用。压电石英晶体传感器具有灵敏度高、操作简单和动态测量等优点,已成功应用于化学/生物等领域。本文利用电化学方法和压电传感技术研究了多糖、凝集素、细胞及其相互作用,具体工作如下:1.利用循环伏安法研究了金电极表面肝素钠不存在/存在情况下亚甲基蓝的电化学性质。两者的结合能够形成非电活性的络合物,导致亚甲基蓝峰电流的明显降低。加入肝素钠前后亚甲基蓝阳极峰电流的差值与肝素钠的浓度在0.666-64.5μg mL~(-1)范围内成线性关系,检测限为270 ng mL~(-1)。采用该方法对肝素钠的针剂实际样品进行了检测,结果令人满意。实验求算出亚甲基蓝—肝素钠反应的结合常数K_a和结合比m分别为7.32×10~5 M~(-2)和1.85。利用压电石英晶体微天平(QCM)测量技术监测了Ba~(2+)取代亚甲基蓝而与肝素阴离子结合的动力学过程,该反应的反应速率常数为0.0022 s~(-1)。2.采用两套方案分别考察了金电极表面凝集素伴刀豆球蛋白A(Con A)与糖原的相互结合作用。基于Con A与电极表面吸附的糖原反应过程的电化学压电石英晶体阻抗法(EPQCI)测量,同时获得了谐振频移Δf_0、动态电阻变化值ΔR1等压电石英晶体(PQC)参数和溶液电阻ΔRs、双电层电容ΔC_s等电化学阻抗(EI)参数。经计算结合常数K_a和结合位点数s分别为1.48×10~6 M~(-1)和4.09。基于糖原与组装于电极表面的Con A反应过程的PQC测量,计算出结合常数K_a为1.26×10~6 M~(-1)。另外,利用后者建立了一种测量糖原的新方法。3.利用QCM传感技术实时监测了人乳腺癌细胞MCF-7在具有不同表面粗糙度(R_f,且R_f=3.2或1.1)的金电极上的贴壁、铺展和增殖过程。分析了QCM信号谐振频移Δf_0和动态电阻变化值ΔR_1的关系,结果表明,除了粘、密度效应和微弱的质量效应(特别是在光滑电极表面)外,细胞的粘附生长还会引起显着的表面应力效应。通过荧光显微镜观察实验、循环伏安检测和电化学阻抗谱测量考察了电极上细胞生长状态和电极表面粗糙度的关系。提出了基于QCM技术动态监测细胞培养过程中电极表面应力的新方法,利用推导出来的简单公式可以定量求算表面应力的大小。实验结果表明,相对于粗糙电极(R_f=3.2)而言,细胞在光滑电极(R_f=1.1)上的粘附产生的表面应力更大,而其生长却显劣势。QCM的实时监测还揭示了同一电极上在贴壁阶段正常肝细胞相比肝癌细胞能产生更大的表面应力,这表明表面应力的测量能够反映出正常肝细胞和肝癌细胞贴壁行为的差异性。4.实时监测了人正常肝细胞L-02在QCM金电极表面的凝集过程。两种植物凝集素—Con A和麦胚凝集素(WGA)均能引起细胞的凝集,凝集过程表达的Δf_0与ΔR_1信号与细胞正常贴壁生长过程表达的QCM响应有明显差异。由于Con A良好的吸附性,细胞-Con A-细胞凝集体对金基底的吸附能力较强,表现为Δf_0与ΔR_1信号的增大和明显的QCM质量效应。与此相反,由于WGA不易吸附在金电极表面,细胞-WGA-细胞凝集体对金基底的吸附能力较差,表现为Δf_0与ΔR_1信号的减小和细胞贴壁阶段时间的延长。开展了显微镜平行观察实验,反映的信息与QCM的测量结果完全一致。对细胞生长和细胞凝集过程中的Δf_0信号进行了分析,结果可分别由两个动力学方程表示:。另外,实验还表明基于细胞凝集的QCM测量技术可以用来区分正常肝细胞L-02和肝癌细胞Bel7402。5.基于亚硒酸的还原,使用海藻酸钠作为模板合成了硒钠米粒子(Se NPs)。利用QCM测量技术实时监测了药物诱导人肝癌细胞Bel7402的凋亡过程。研究了阿霉素和硒纳米粒子联用的抗肿瘤效果。实验表明,两种药物均能抑制Bel7402细胞的增殖,随药物剂量的增大抑制效率增强,两药联用对细胞的抑制效率要高于单个药物的抑制效率。基于Δf_0信号,使用修正后的Bürgi公式(即金氏公式)考察了两药联用的细胞毒性效果。随着药物作用时间的延长,联用效果逐渐由明显协同效应转变为单独相加,而较低浓度药物联用的效果24小时后依然能够保持协同效应,显示其在癌症治疗方面具有潜在的应用价值。
姚琼琼[4]2017年在《新一代多通道串联式压电血培养系统研发与应用》文中研究表明微生物感染性疾病具有较高的发病率与死亡率,是人类死亡的重要原因。病原体检测是感染性疾病诊断的主要依据。“血培养”是临床微生物实验室进行细菌和真菌检出的“金标准”。目前,临床自动化血培养系统如BACTEC产品和BacT/Alert产品,已实现临床微生物的快速准确检测,然而这些系统仅依靠C02浓度的变化对微生物进行检出,对产酸不产气的非发酵菌的检出时间较长,非细菌性因素引起的CO2增加易引起假阳性结果,且BACTEC部分产品存在放射性污染。除此之外,昂贵的仪器及试剂费,加重了病人的经济负担,限制了其在感染性疾病高发贫困地区的普及应用。因此,开发新型价廉、性能优良的自动化血培养系统是病患及医护人员的期待,更是医疗器械研发者的不懈追求。串联式压电传感器可以灵敏响应电极间的电参数变化,具有灵敏度高、重现性好、操作简便、成本较低等优点,已被应用于临床微生物检出。为满足不断发展的临床需求,解决当前MSPQC在血培养应用中尚存的问题,本论文在前期相关工作成果的基础上,致力于新一代多通道串联式压电血培养系统的研发与应用,主要开展的研究工作如下:(1)新一代多通道串联式压电血培养系统的调试及判据研发。新一代多通道串联式压电血培养系统利用控制器局域网络(CAN)技术,成功拓展测样通道至64个。调试是保证仪器正常工作的必要程序,通过对新一代仪器各个模块的反复调试,修复系统存在的问题,保证系统各项功能正常稳定运行。此外,通过大量样本测试,构建样本数据库,利用MATLAB工具研发出适用于新一代MSPQC血培养系统的判据。新判据利用频移条件及DoseResp拟合参数条件,实现检测结果的准确判读。(2)新一代多通道串联式压电血培养系统的应用评价。对上述工作研发的新一代MSPQC血培养系统及现阶段研发的抗生素中和瓶进行临床应用评价。新一代MSPQC血培养系统实验室模拟样本测试结果报告的正确率为98.8%,阳性样本检出率为98.3%,检出时间基本在24小时以内,其中苛养菌的检出最为缓慢。阳性检出时间较上一代MSPQC血培养系统明显缩短,与BACTEC FX200系统及BacT/Alert 3D系统无显着性差异。受采血量限制,MSPQCXPY-064的临床测试效果与BACTECFX200相比尚无优势。抗生素中和瓶成功实现了含血药浓度抗生素的模拟样本中的微生物检出,活性炭瓶较树脂组合瓶的整体检出效果要好,但对庆大霉素、四环素、环丙沙星及克林霉素等的吸附效果较树脂瓶差,还有待进一步改进。(3)多通道串联式压电血培养系统的性能优化。针对多通道串联式压电血培养系统在临床应用上的不足之处,如适宜采血量少,苛养菌的检出时间滞后等,本文第叁个工作研究了不同电导电极串联的压电传感器对溶液电导性变化的响应灵敏性。其中响应最灵敏的圆盘电极串联压电传感器,其对溶液导电性变化的响应能力要远强于电导率仪,在一定范围内,与精密阻抗分析仪的响应能力相差无几。圆盘电极串联的压电传感器成功实现了电导率较大的培养基中的微生物检出,对培养基电导率范围的限制不再那么苛刻,为研发多样新型培养基提供可能;成功实现了较大采血量时的微生物检出,将MSPQC血培养系统临床应用定位从儿童血培养拓展至全龄病患。
张进忠[5]2001年在《压电体声波微生物传感及其应用研究》文中进行了进一步梳理压电体声波传感器具有响应谱广、灵敏度高、结构简单和易实现数字化等独特优点，其应用已涉及到分析化学、生命科学、环境监测和表面科学等众多领域。传统的微生物测定方法操作繁琐并且耗时，20世纪90年代提出了两种快速而简单的压电体声波传感器微生物测定方法。本文充分利用串联式压电传感器（SPQC）对溶液电导率的响应，以及单面触液型压电体声波传感器对电极上附加质量、溶液的粘度和密度的响应，并和微生物的生长代谢特征相结合，提出了几种新型体声波微生物传感方法，拓宽了压电体声波传感器在环境监测中的应用，信息的提取更加准确容易，测定更加快速方便。本论文还将SPQC检测器离子色谱法用于乳酸菌发酵过程的监测，获得了最优的发酵条件。采用阻抗分析技术，实时监测了微生物过程，在微生物生长代谢和酶催化溶菌响应模型方面开展了一些工作，从而可以充分利用响应曲线提供的信息，准确地描述微生物的生理生化过程，获得微生物生长和溶解过程的各动力学参数。本论文的创新性工作可概括如下： 1.提出了两种串联式压电微生物传感方法。根据SPQC传感器对溶液电导率的灵敏响应，建立了快速测定生化需氧量和致突变测试的新方法。论文中还采用分光光度法，实现了致突变物的测试。 2.将SPQC检测器离子色谱法用于乳酸菌发酵过程研究，考察了发酵过程中有机酸浓度的变化，对SPQC检测器和发酵条件进行了优化。 3.提出了几种单面触液型体声波微生物传感方法。利用单面触液型压电传感器对溶液粘-密度变化和电极上附加质量的响应，采用阻抗分析技术，实时监测了溶菌酶对溶壁微球菌（M.lysodeiteicus）的溶解过程、硫酸二甲酯（DMS）对鼠伤寒沙门氏菌（S.typhimurium）的致突变过程和氧化亚铁硫杆菌（T.ferrooxidans）存在下Fe~(2+)的生物氧化过程，获得了反映这些过程的多维信息。 4.充分利用阻抗响应曲线提供的信息，结合Gompertz细菌生长模型，获得了致突变过程和生物氧化过程中微生物生长的动力学参数（μ_m、A和λ）。 5.建立了溶菌酶催化微球菌溶解的阻抗响应模型。根据溶菌速率与加入溶菌酶的量和初始菌液浓度的关系，结合动态电阻与溶液粘度和密度变化的关系，建立了反映溶菌过程的阻抗响应模型，并获得了该过程的动力学参数（自发溶菌速率K_1和酶催化溶菌速率K_2）。
韦晓兰[6]2005年在《肝癌细胞压电传感技术平台的构建与应用》文中指出细胞拥有并表达着一系列潜在的识别元件,如受体、离子通道、酶、电位等,这些元件都可以作为靶分析物,当它们对外界刺激敏感时,就按照固有的细胞生理机制产生相应的生理功能活动。所以细胞芯片就是以生活细胞作为探测单元或传感元件,通过检测生活细胞的基本功能信息,细胞对化合物的响应等,实时、定量地确定细胞的生活状态和被分析物性质的技术。它可以检测细胞形态变化,电生理变化,液相环境的生化变化等等各种基本功能信息和生理信息。由于具有实时检测、原位检测、批量检测以及低成本检测等独特优点,细胞芯片已成为生命科学和环境科学以及医疗科学领域必不可少的工具。因此细胞芯片技术的研究有着十分重要的理论和实际意义。研究目的:构建新型的压电细胞传感芯片(Piezoelectric Cell-based Sensor Chip, PCSC)技术平台,并以该平台为基础,在理论和实验方面阐明细胞的压电传感响应特性;以肝癌细胞作为主要研究对象和传感元件,探索此技术平台在阳性药物检测、药物筛选以及纳米粒子在细胞检测中的效用等初步应用。此研究开创了药物筛选的压电传感方法,也为其应用提供了有力的理论基础,同时也对纳米细胞生物学领域做了有益的探索。研究方法:将压电传感技术和体外细胞培养技术结合进行平台构建;在性能测试过程中则是利用压电生物传感芯片的实时分析技术实时动态监测细胞行为信息,并结合扫描电子显微镜(Scanning Electric Microscope, SEM)进行细胞行为的形貌观察,以及双胰酶检测(Double Trypsin Assay, DTA)进行细胞行为的压电传感响应的验证;应用研究则利用压电生物传感芯片的实时分析技术与噻唑蓝比色分析(MTT)和荧光显微技术等传统的生物学方法进行同步实验的比较分析;最后采用氯金酸还原法制备纳米粒子,并以扫描隧道电子显微镜、紫外分光法等进行了纳米粒子的表征。研究结果:①运用传输线等效电路模型,引入声阻抗概念,直接建立起压电传感响应与负载声学参数的关系,并对各种质量效应与非质量效应,以及偏离因子进行了讨论和数学分析,从而建立了压电传感对细胞及其液相环境复杂体系响应的通解模型:
唐碧玉[7]2008年在《电分析技术用于微生物和生物生化过程动力学研究》文中提出压电体声波传感技术因具有灵敏度高、响应谱广、易于实现数字化、结构简单和成本低廉等独特优点而被广泛应用于分析化学、生物化学、环境监测、生命科学及分子生物学等众多领域。电化学方法,尤其是溶出伏安法,由于具有使用费用低、易于操作、选择性良好、灵敏度高等优点,被广泛用于金属离子的痕量分析。本文利用压电体声波传感技术对溶液中粘度、密度的响应以及溶出伏安法对金属离子灵敏的检测性,对几个新体系中微生物和生物生化过程的动力学开展了以下几方面的研究工作:1.根据微生物生长过程中体系的粘度和密度的改变,首次采用压电阻抗分析技术考察了在突变剂NNK存在的条件下茶多酚抑制鼠伤寒沙门氏营养缺陷型菌株TA100突变生长的动力学过程。通过考察茶多酚用量与生长动力学参数(A、μm和λ)之间的关系,建立了一个反映茶多酚对由NNK引起的TA100突变生长抑制作用的阻抗响应模型。2.根据巯基乙磺酸钠(MES)修饰金电极结合阳极溶出伏安法可监测大分子污染物存在下的重金属离子的特性,首次采用方波阳极溶出伏安法测定了非活性铜绿假单胞菌菌体同时吸附Cd~(2+)和Cu~(2+)过程中自由金属离子的含量。基于电化学检测结果,研究了吸附的动力学过程和吸附平衡。通过非线性拟合,对Cd~(2+)和Cu~(2+)在单独存在和共同存在两种情况下与铜绿假单胞菌结合的动力学参数和最大吸附量进行了讨论。3.首次使用压电阻抗-紫外可见分光光度联用技术对茶多酚抗菌过程的动力学进行了研究。基于这种联用技术所得结果,建立了抗菌过程中微生物生长的阻抗响应模型和茶多酚自身代谢的动力学模型。通过非线性拟合,获得了相应的动力学参数。此外,还对铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌混合体系中微生物生长过程的动力学进行了讨论。4.基于人血清白蛋白的变性及复性过程会引起压电石英晶体传感器表面的密度/粘度变化的特性,首次利用HSA / Au纳米粒子和1,6-己二硫醇修饰的PQC传感器对尿素诱导人血清白蛋白变性及其通过EDTA复性过程的动力学进行了研究。通过拟合实验数据,得到了相应的压电响应模型和动力学参数。
王丽江[8]2007年在《结合纳米技术的细菌检测分子生物传感器的研究》文中研究表明肠出血性大肠杆菌0157:H7是一种对人类健康危害性极大的肠道病原菌。其在食品和环境中分布广泛,感染剂量低,这对其检测方法的灵敏度、准确性和检出速度都提出了相当高的要求。目前的常规检测技术还不能很好地满足实际需求,因此研究快速、准确、实时地检测大肠杆菌0157:H7的新型传感器和小型化便携式分析仪器具有重要的意义。本研究系统地从免疫检测和DNA检测两方面发展了用于细菌检测的分子生物传感器。首先,基于压电传感器,结合单分子自组装和纳米生物技术,制备了QCM免疫和DNA传感器。其次,采用电化学检测技术,设计并研制了金阵列免疫传感器和基于纳米孔膜杂交检测的DNA传感器。本论文的主要内容和贡献如下:1.研制了QCM压电传感器检测系统,研究了聚电解质层层组装技术实现传感器表面修饰的快速方法,为发展制备过程简便、检测效率高的细菌检测免疫传感器打下基础。该QCM免疫传感器检测限低,稳定性好,实现了大肠杆菌0157:H7的快速检测。2.结合纳米金表面修饰和质量放大技术,设计了流动—注射方式检测的QCM DNA传感器。通过内层纳米金自组装增大电极比表面积,实现了更多的DNA探针的固定;研究了外层亲和素包被的纳米金与目标DNA上修饰的生物素结合以实现质量放大的方法,证明纳米技术和生物传感技术的结合,是一种提高传感器灵敏度的有效手段。3.设计了一种新型的金阵列免疫传感器,实现了多通道的细菌快速检测。采用电化学阻抗谱技术来分析金表面分子自组装、抗原抗体特异性结合和细菌浓度变化中等效电路参数的改变。该金阵列免疫传感器检测限低、检测效率高、操作简单,有望用于实时检测系统。4.利用氧化铝纳米孔膜特殊的DNA杂交检测原理,开发了用于大肠杆菌0157:H7 DNA检测的电化学传感器。创新性地提出基于Taq DNA聚合酶延伸杂交的新方法,大大增强杂交复合体对纳米孔中离子电流的阻碍效果。该纳米孔膜电化学传感器设计新颖,可以结合微电子加工技术实现微型化和集成化。
陶菡[9]2004年在《微生物学检测方法与壳聚糖特性的压电体声波传感研究》文中研究表明压电体声波传感技术因具有灵敏度高、响应谱广、易于实现数字化、结构简单和成本低廉等独特优点而广泛应用于分析化学、生物化学、环境监测、生命科学及分子生物学等众多领域。本文充分利用串联式压电传感器(SPQC)对溶液电导率、介电常数的响应，以及单面触液型压电体声波传感器对粘度、密度的响应，对几个新的体系进行了理论与应用方面的研究，拓宽了压电体声波传感器在生命科学和环境监测中的应用．本论文开展的研究工作如下： 1．首次采用串联式压电传感技术(SPQC)研究了天然高分子聚合物壳聚糖对金属离子的吸附性能，考察了离子浓度、吸附剂用量及壳聚糖的脱乙酰度对壳聚糖鳌合性能的影响。除此之外，本文还应用串联式压电传感技术对壳聚糖脱乙酰度进行了测定，这种测试方法能有效的消除壳聚糖所吸附的残酸或残碱的影响，从而使得测量结果更为准确可靠。 2．根据动态电阻与溶液粘度和密度变化的关系，首次采用声波阻抗分析技术考察了二氧化钛对细菌生长的抑制作用，实时监测了细菌在光照二氧化钛作用下的生长过程。通过将实验数据对微生物生长阻抗响应模型进行拟合，获得了不同生长条件下的叁个动力学生长参数(A、μ_m和λ)。通过考察二氧化钛用量与生长动力学参数之间的定量关系，建立了一个能反映二氧化钛对大肠杆菌(E．Coli)生长的光催化抑制作用的阻抗响应模型。 3．根据微生物生长过程中体系的粘度和密度的改变，采用声波阻抗分析技术，考察了迭氮化钠对鼠伤寒沙门氏营养缺陷型菌株TA100的致突变和毒性作用。根据理论分析，提出了相关的致突变及抑制模型。通过模型拟合，获得了迭氮化钠的致突变强度系数(a)和毒性抑制系数(b)分别为0.6063和1.1998×10~(-3)。 4．提出了用声波阻抗分析技术研究壳聚糖酶降解的新分析方法，并用这种方法实时监测了胃蛋白酶对壳聚糖的非专一性降解过程。讨论了pH值、温度、酶浓度以及底物浓度对其降解催化特性的影响。研究了脱乙酰度(DD)对胃蛋白酶降解反应的影响且建立了DD值与频移响应之间的关系。与其它的酶解测试法相比，新方法不仅具有无需分离样品，操作简单快速的优点，而且还可以对壳聚糖的酶解过程进行实时监测。
项美玉[10]2012年在《新型串联式压电微生物传感器的构建及应用研究》文中研究指明多通道串联式压电传感器(MSPQC)是一种基于串联式压电石英晶体而构建的压电传感装置，可同时在线检测多个样本，且样本之间互不干扰。该传感器对溶液、电极间的电参数(如电导、电容)变化有着灵敏的响应，具有灵敏度高、响应谱广、成本低廉、操作简单等优点，因而备受广大研究者关注。本论文基于本实验室前期工作，充分利用该传感器对电参数响应灵敏的特性，结合微生物的生长和代谢特征及其他特性，通过改善检测条件和引进新探针的方法，构建快速、简便、灵敏的新型压电检测体系，拓宽了多通道串联式压电传感器在临床检测和生命科学中的应用范围，并取得了以下研究成果：1、构建了一种新型的压电检测体系用于快速特异地检测分枝杆菌。裂解性噬菌体D29通过化学修饰固定到叉指金电极表面，用固定有噬菌体的叉指电极代替原有平行板金属对电极与压电石英晶体串联，噬菌体对分枝杆菌的特异性吸附及裂解引起的电化学信号改变能被MSPQC灵敏地捕获，从而实现了耻垢分支杆菌和结核分支杆菌的快速检测。对于耻垢分支杆菌检测时间需1-2h，检测下限可达103cfu/ml。和MSPQC培养法相比，该方法更简单、快速、特异性更强。2、针对细菌的代谢特点，提出了一种简单、快速的鉴定及计数尿素酶细菌的新方法。尿素酶菌在我们所提出的培养基中生长，引起培养基的pH先增大后减小，从而在MSPQC上可获得显着而又特异的信号。而其它非尿素酶细菌,如大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌、绿脓假单胞菌则得不到这种特定的信号。因此该方法可以实现尿素酶菌的鉴定。对尿素酶菌的计数，以奇异变形杆菌为例，是基于MSPQC获得的频率突变范围时间(FDT)与培养基中细菌的初始浓度的对数值在10-107cfu/ml范围内成线性关系，检测下限为10cfu/ml。3、构建了一种新型的基于半固体传导的压电微生物传感器。该传感器对微生物在半固态培养基介质中的生长代谢有灵敏的响应。相比于传统的基于液体培养基的MSPQC法，该方法的检测时间更短，灵敏度更高。利用该方法对绿脓假单胞杆菌进行了定量检测，准确度与PPC方法基本一致。在10-106cfu/ml的范围内，它的初始浓度的对数值与FDT成线性关系。检测下限达10cfu/ml。与MSPQC法相比，此法对于大肠杆菌，金黄色葡萄球菌等临床血液样本的检测更灵敏。
参考文献：
[1]. 微生物生长及生化过程的压电传感技术的研究与应用[D]. 张书芬. 湖南大学. 2002
[2]. 多通道串联式压电细胞传感器的构建及应用研究[D]. 仝飞飞. 湖南大学. 2015
[3]. 多糖、凝集素、细胞及其相互作用的电化学与压电传感研究[D]. 谭亮. 湖南大学. 2008
[4]. 新一代多通道串联式压电血培养系统研发与应用[D]. 姚琼琼. 湖南大学. 2017
[5]. 压电体声波微生物传感及其应用研究[D]. 张进忠. 湖南大学. 2001
[6]. 肝癌细胞压电传感技术平台的构建与应用[D]. 韦晓兰. 重庆大学. 2005
[7]. 电分析技术用于微生物和生物生化过程动力学研究[D]. 唐碧玉. 湖南大学. 2008
[8]. 结合纳米技术的细菌检测分子生物传感器的研究[D]. 王丽江. 浙江大学. 2007
[9]. 微生物学检测方法与壳聚糖特性的压电体声波传感研究[D]. 陶菡. 湖南大学. 2004
[10]. 新型串联式压电微生物传感器的构建及应用研究[D]. 项美玉. 湖南大学. 2012