基于电化学阻抗免疫生物传感器的抗生素残留检测的研究

摘要

抗生素，虽然有杀灭病菌，治疗疾病的功效。但是，当前越来越严重的抗生素滥用和食品中的抗生素残留，已经给人类健康带来了严重威胁。因此，迫切需要研究一种快速准确的检测分析方法。本课题以磺胺二甲基嘧啶(sulphamethazine，SMZ)和头孢拉定为检测对象，以SMZ抗体为敏感元件，采用硅烷化单分子层的固定化技术固定在电极表面，根据阻抗谱等电化学方法来测定抗生素残留的浓度，并据此探索了利用电化学阻抗免疫生物传感器进行抗生素残留的方法。 本课题的主要研究内容和研究结果分为以下几个部分： 1．在深入分析本领域的研究动态和最新研究成果的基础上，提出了利用基于电化学阻抗免疫生物传感器进行抗生素残留检测的技术方案。选用ITO微电极，并采用硅烷化单分子层的固定化技术，将抗生素的多克隆抗体固定在ITO电极表面，应用电化学阻抗图谱及循环伏安法测定修饰电极在电解液中的电化学行为，根据对不同浓度的响应，来测定抗生素残留的浓度，初步建立了电化学阻抗图谱和免疫传感器联用的抗生素残留检测方法，并探索了其可行性。 2．研究了用电化学传感器检测头孢拉定残留的方法。分析了不同介质、初始电压、集结时间和扫描速率对实验结果的影响。研究结果表明，在同样的集结时间内，当头孢拉定浓度比较低的时候，峰电流和扫描速率成线性关系，并且电极表面的反应基本上由吸附完全控制；而当头孢拉定的浓度比较高时，峰电流和扫描速率的关系曲线则不是完全的线性关系，这时，电极表面的反应不完全由吸附控制。另外，在1×10<'-7>-1×10<'-6>mol/l的浓度范围内，脉冲伏安的峰电流和头孢拉定原始浓度之间成线性关系，其线性回归方程是Y=0.6462X+4.828，R<'2>=0.9881。 3．研究了用电化学阻抗免疫生物传感器检测磺胺二甲基嘧啶(SMZ)残留的方法。实验结果显示，随着样品SMZ浓度的增加，结合到ITO电极表面的SMZ也增加，使得氧化还原对在电极表面电子转移阻力变大，导致电极表面电子转移阻抗也随之增加，这表明阻抗免疫生物传感器可以用于抗生素残留的定性检测分析。而且，对比其他免疫学传感器检测方法，本方法的检测速度较快，用Solartron 1260进行分析时，检测时间在1-2 min之间。 研究结果表明，该检测方法的检测时间短，操作简单，在一定的离子强度和酸度环境下具有较高的稳定性，这为今后进一步研究基于电化学阻抗图谱和免疫传感器联用技术的抗生素残留检测方法打下了坚实的基础。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略表

声明

第一章绪论

1.1抗生素及其检测研究进展

1.1.1概述

1.1.2抗生素的积极功效

1.1.3抗生素的副作用

1.1.4抗生素的应用现状

1.1.5抗生素滥用的原因

1.1.6国内外检测方法进展

1.2生物传感器

1.2.1概述

1.2.2生物传感器的分类

1.2.3生物传感器在抗生素残留检测中的应用

1.3本论文的研究目的和技术路线

1.4本章小结

第二章电化学阻抗免疫生物传感器

2.1电化学阻抗技术介绍

2.1.1电化学基本知识介绍

2.1.2电化学过程中的阻抗特点

2.1.3用阻抗测定来分析电极界面变化

2.1.4不同形式电化学阻抗图谱介绍

2.1.5电极在不同条件下的Nyquist图

2.2免疫传感器检测原理及分类

2.3本章小结

第三章实验材料与方法

3.1抗生素样品及抗体

3.2主要试剂

3.3主要溶液及试剂配制

3.4主要仪器

3.5氧化铟锡(ITO)交叉微电极阵列

3.6实验方法

3.6.1头孢拉定电化学测定

3.6.2磺胺二甲基嘧啶的免疫阻抗传感器检测

3.7本章小结

第四章结果与讨论

4.1基于电化学传感器检测头孢拉定残留的研究

4.1.1伏安行为

4.2.2头孢拉定的降解过程

4.1.3测量条件的试验分析

4.1.4线性试验

4.1.5和Au2+的关系

4.1.6和pH值的关系

4.1.7样品测量

4.2基于电化学阻抗免疫生物传感器检测磺胺二甲基嘧啶残留的研究

4.2.1磺胺二甲基嘧啶的电化学阻抗谱

4.2.2生物免疫传感器的准备及其特性

4.2.3等效电路分析

4.2.4电极表面的电子转移特性

4.2.5实验条件的优化

4.2.6传感器的再生和重复性

4.2.7固定方法的对比

4.2.8电化学阻抗图谱

4.3本章小结

第五章总结和展望

5.1研究总结

5.2研究展望

参考文献

致 谢

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