新型串联式压电微生物传感器的构建及应用研究

摘要

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1-2 h，检测下限可达103 cfu/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上可获得显著而又特异的信号。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10 cfu/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10-106 cfu/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10 cfu/ml。与MSPOC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。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 微生物的检测研究状况

1.1.1 生化检测技术

1.1.2 分子生物学技术

1.1.3 免疫学技术

1.1.4 生物传感器技术

1.2 非质量响应型压电传感检测技术研究进展

1.2.1 串联式压电传感器的响应原理及其应用

1.2.2 其他非质量响应的压电传感器的应用

1.3 叉指阵列电极研究及应用

1.3.1 叉指阵列电极简介

1.3.2 叉指阵列电极的应用

1.4 论文构思与展望

第2章 噬菌体修饰的压电传感体系用于分支杆菌快速检测

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂和培养基

2.2.2 细菌和噬菌体培养

2.2.3 仪器

2.2.4 实验步骤

2.3 结果与讨论

2.3.1 电极的表征

2.3.2 噬菌体修饰压电传感体系工作原理

2.3.3 噬菌体修饰压电传感体系对检测液的选择

2.3.4 噬菌体修饰压电传感体系检测耻垢分支杆菌过程中阻抗变化

2.3.5 噬菌体修饰压电传感体系对分支杆菌的检测结果

2.4 小结

第3章 MSPQC法快速检测并鉴定尿素酶细菌

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 菌种来源

3.2.2 培养基

3.2.3 实验仪器

3.2.4 实验方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 检测原理

3.3.2 尿素酶菌的典型响应曲线

3.3.3 比较尿素酶菌在YC培养基和改进培养基中的响应曲线

3.3.4 常见细菌在改进培养基中的响应曲线

3.3.5 不同浓度的奇异变形杆菌在改进培养基中的检测曲线

3.4 小结

第4章 基于半固体传导的压电传感体系用于微生物的在线检测

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 实验菌株

4.2.2 试剂和培养基

4.2.3 实验仪器

4.2.4 实验方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 检测原理

4.3.2 细菌典型生长曲线

4.3.3 半固体传导传感检测微生物条件的优化

4.3.4 常见临床细菌固液检测体系中生长曲线对比

4.3.5 半固体传导压电检测体系对绿脓假单胞杆菌的检出

4.3.6 对于临床细菌血液样本的检测

4.4 小结

结 论

参考文献

附录 本文作者相关论文题录

致 谢