微生物学检测方法与壳聚糖特性的压电体声波传感研究

论文摘要

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三个动力学生长参数（A、μm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，考察了叠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，获得了叠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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 压电体声波传感技术的形成与发展
• 1.1.1 气相压电传感
• 1.1.2 液相压电传感
• 1.2 压电体声波生物传感技术及其分析应用
• 1.2.1 固载方法
• 1.2.2 浸渍-干燥法PQC生物传感技术及其应用
• 1.2.3 液相原位法PQC生物传感器及其应用
• 1.2.3.1 酶学
• 1.2.3.2 免疫学
• 1.2.3.3 DNA杂化
• 1.2.3.4 微生物分析与过程监测
• 1.2.3.5 环境监测
• 1.2.3.6 药物分析检测
• 1.2.3.7 仿生学
• 1.2.3.8 血液流变学
• 1.3 微生物测定
• 1.3.1 细胞成分分析法
• 1.3.2 非生物电化学方法
• 1.3.3 生物电化学方法
• 1.4 天然高分子壳聚糖在环境领域中的应用
• 1.5 本文构思
• 第2章 串联式压电体声波传感器实时监测壳聚糖对重金属离子的吸附过程及对壳聚糖脱乙酰度的测定
• 2.1 前言
• 2.2 串联式压电传感技术提出与响应原理
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 仪器与试剂
• 2.3.2 壳聚糖脱乙酰度的测定
• 2.3.3 铜离子吸附过程的实时监测
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 滴定频率响应曲线
• 2.4.2 铜离子吸附过程的典型响应曲线
• 2.4.3 铜离子浓度对壳聚糖吸附性能的影响
• 2+吸附性能的影响'>2.4.4 壳聚糖用量对Cu²⁺吸附性能的影响
• 2.4.5 壳聚糖的脱乙酰度对吸附性能的影响
• 2.4.6 SPQC法与传统的分光光度法比较
• 2.5 小结
• 第3章 体声波阻抗传感技术用于二氧化钛对大肠杆菌生长的光催化抑制作用研究
• 3.1 前言
• 3.2 压电阻抗技术的响应原理
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 试剂与细菌培养
• 3.3.2 材料和仪器
• 2的涂覆'>3.3.3 TiO₂的涂覆
• 3.3.4 实验方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 正常生长过程中的典型响应曲线
• 2光催化剂作用下大肠杆菌生长的△R₁响应曲线'>3.4.2 TiO₂光催化剂作用下大肠杆菌生长的△R₁响应曲线
• 2用量对光催化抑菌活性的影响'>3.4.3 TiO₂用量对光催化抑菌活性的影响
• 3.4.4 声波阻抗响应模型和细菌生长动力学参数估计
• 3.4.5 声波阻抗分析技术与PPC法的对比
• 3.5 小结
• 第4章 体声波压电石英晶体阻抗分析技术用于微生物致突变生长特性研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 材料与仪器
• 4.2.2 试剂和溶液
• 4.2.3 原种培养
• 4.2.4 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 无致突变剂作用下的细菌生长响应曲线
• 4.3.2 致突变剂作用下细菌生长响应曲线
• 1响应曲线的影响'>4.3.3 致突变物剂量对△R₁响应曲线的影响
• 4.3.4 阻抗响应模型的建立
• 4.4 小结
• 第5章 体声波阻抗分析技术用于壳聚糖的酶降解催化特性研究
• 5.1 前言
• 5.2 试验部分
• 5.2.1 材料与仪器
• 5.2.2 试剂和溶液
• 5.2.3 壳聚糖降解过程的实时监测
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 有或无酶存在下的典型响应曲线
• 5.3.2 pH值对酶降解的影响
• 5.3.3 温度对酶降解的影响
• 5.3.4 酶的浓度对降解的影响
• 5.3.5 底物浓度对降解的影响
• 5.3.6 脱乙酰度对壳聚糖的酶解敏感性的影响
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （本文作者相关学术论文题录）