生物富集-細(xì)胞萃取在痕量重金屬分離富集及形態(tài)分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著分析化學(xué)和生物工程技術(shù)的交叉融合,以微生物細(xì)胞(或其它天然生物材料)作為固相吸附劑的生物富集/細(xì)胞萃取越來越引起人們的關(guān)注。豐富的生物細(xì)胞種類,細(xì)胞表面多樣化的功能基團(tuán)(氨基、羥基、巰基、羧基、醚基等)以及不同細(xì)胞表面基團(tuán)的差異為選擇性分離富集目標(biāo)組分提供了巨大潛力。因此以生物材料為固相載體,研究生物富集機理和吸附動力學(xué)以提高分析性能,在分離富集重金屬離子及其形態(tài)分析中具有重要意義。
　　 生物富集/細(xì)胞萃取是一種新興的固相

2、萃取樣品預(yù)處理手段,其在元素分離分析領(lǐng)域中的應(yīng)用尚處于起步階段。傳統(tǒng)的靜態(tài)或振蕩吸附方式,樣品試劑消耗量大、生物資源浪費嚴(yán)重,繁瑣的操作過程也嚴(yán)重影響分析結(jié)果的精密度及準(zhǔn)確度。流動/順序注射分析系統(tǒng)在試樣引入及樣品處理規(guī)模上大大優(yōu)于手工法,為固相萃取的自動化、微型化、在線化提供了良好的技術(shù)平臺。結(jié)合微珠注射技術(shù),在第三代流動注射分析技術(shù).閥上實驗室系統(tǒng)中引入可更新表面技術(shù)不僅可以實現(xiàn)活性細(xì)胞在線微柱萃取,而且有望實現(xiàn)有毒元素生物累積過程

3、的在線檢測和監(jiān)測。
　　 本論文的目的是研究不同生物材料對重金屬元素的吸附性能,探討內(nèi)在和外在因素對吸附表現(xiàn)性能的影響、了解目標(biāo)組分吸附過程中的形態(tài)轉(zhuǎn)化和吸附機理;并與流動/順序注射分析系統(tǒng)相結(jié)合,建立生物富集/細(xì)胞萃取分離富集痕量元素及形態(tài)分析的在線固相微萃取過程及定量檢測方法。
　　 本論文的第一章討論了生物富集/細(xì)胞萃取金屬組分的研究現(xiàn)狀。
　　 第二章將小球藻和酵母細(xì)胞混合固定化在硅膠表面為吸附劑,以此制

4、成微填充柱,采用順序注射-電熱原子吸收(ETAAS)聯(lián)用技術(shù)實現(xiàn)了痕量Cd2+的在線分離富集及檢測。通過考察內(nèi)在因素對吸附性能的影響,不同種類細(xì)胞可提供多樣化的有效官能團(tuán),從而大大提高了Cd2+的吸附效率。在進(jìn)樣體積為1.0 ml的條件下,方法的線性范圍為0.005～0.2μg1-1,Cd2+的富集倍率為38.6,檢出限為1.0 ng1-1(3σ,n=11),相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.3％(0.05μg1-1,n=9)。
　　 第三章以

5、順磁性離子Cr3+和Mn2+為研究對象,考察外在因素-磁場對細(xì)胞萃取重會屬離子的影響。由于外界磁場阻滯了順磁性離子按原有方向的遷移從而增加了目標(biāo)離子與有效位點的接觸時間,使其吸附效率得到了顯著提高,Cr3+的吸附效率由60％(非磁場)增加到90％,Mn2+則由45％增加到80％,從而提高了分析方法的靈敏度。將所建立的方法用于環(huán)境水樣中痕量Mn2+的分離富集,進(jìn)樣500μl時,富集倍率為21.2,檢出限為8.0 ngl-1(3σ,n=11

6、)。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)SLRS-4中Mn的測定驗證了此法的準(zhǔn)確性。本研究為順磁性和反磁性離子的分離分析提供了途徑。
　　 第四章以天然生物膜-雞蛋膜為吸附劑,研究了生物富集對不同形態(tài)鉻的選擇性和吸附過程中發(fā)生的形態(tài)轉(zhuǎn)變,并采用分光光度法及電熱原子吸收法檢測證明了由Cr(Ⅵ)到Cr(Ⅲ)的轉(zhuǎn)化?；陔u蛋膜對Cr(Ⅳ)的選擇性吸附,建立了環(huán)境水樣中鉻的形態(tài)分析方法,可對濃度在0.05～1.25μgl-1范圍內(nèi)的Cr(Ⅵ)進(jìn)行準(zhǔn)確定量測定,方法

7、的檢出限為0.01μgl-1(3σ,n=11),相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.2％(0.5μgl-1,n=9)。
　　 論文第五章結(jié)合微珠注射技術(shù),將可更新表面活性HeLa細(xì)胞引入到閥上實驗室系統(tǒng)中,研究其對痕量As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的生物富集性能。通過對吸附及解吸過程的研究,確定了As在活性細(xì)胞表面的吸附是生物吸附和生物累積的結(jié)合。采用ETAAS為檢測手段,建立了無機砷的在線分析方法。當(dāng)樣品消耗量為450μl時,檢測As(Ⅴ)的線性范圍為