納米電極的制備及其在快速檢測(cè)水體中大腸桿菌的電分析化學(xué)研究.pdf

1、本文利用納米技術(shù)先后制備了一系列納米修飾電極，包括納米二氧化錫電極、酶修飾納米氧化銦電極、納米鉍修飾玻碳電極，應(yīng)用這些電極實(shí)現(xiàn)對(duì)水體中大腸桿菌的快速檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間都在幾個(gè)小時(shí)以?xún)?nèi)，最低檢測(cè)限可以達(dá)到100cfu/mL。另外，采用電分析化學(xué)、光度分析方法研究了銅、不銹鋼材料對(duì)細(xì)菌的抗菌生物效應(yīng)，希望能夠?qū)ふ乙环N廣譜抗菌的方法。因此，做了以下幾個(gè)方面的研究： 1.納米二氧化錫電極的制備及其用于水體中大腸桿菌的快速計(jì)數(shù)研究。

2、制備了新型納米二氧化錫電極，用該電極作為工作電極，采用計(jì)時(shí)電流法對(duì)水體中大腸桿菌進(jìn)行了快速計(jì)數(shù)研究。由于水在納米二氧化錫電極表面電解產(chǎn)生的·OH能夠引起大腸桿菌細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化，從而在電極上產(chǎn)生氧化電流，根據(jù)氧化電流變化與大腸桿菌數(shù)量的關(guān)系，對(duì)大腸桿菌進(jìn)行快速計(jì)數(shù)，檢測(cè)下限可達(dá)1×103cells·mL-1。通過(guò)大腸桿菌脂質(zhì)過(guò)氧化后丙二醛含量的檢測(cè)，本文也對(duì)大腸桿菌在納米二氧化錫電極上的電化學(xué)響應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步的探討。 2.基于

3、分子自組裝的雙酶?jìng)鞲衅骺焖儆?jì)數(shù)大腸桿菌的研究。 采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷[(3-aminopropyl)triethoxysilane，APTES]分子在銦錫氧化物電極(ITO電極)上的自組裝，通過(guò)戊二醛形成席夫堿，將多元酚氧化酶(1accase)和辣根過(guò)氧化酶(horseradishperoxidase，HRP)化學(xué)鍵合在ITO電極上，制成雙酶?jìng)鞲衅?。該傳感器檢測(cè)多元酚時(shí)具有較高的靈敏度和較低的檢測(cè)限。由于大腸桿菌在含水楊

4、酸的培養(yǎng)液中代謝時(shí)能夠產(chǎn)生多元酚(主要為2，5-二羥基苯甲酸，2,5-dihydroxybenzoicacid(2，5-DHBA))，且產(chǎn)生的多元酚量與大腸桿菌數(shù)量成正比。因此，我們以雙酶?jìng)鞲衅鳛楣ぷ麟姌O，采用計(jì)時(shí)電流法實(shí)現(xiàn)了對(duì)大腸桿菌的快速計(jì)數(shù)，所花時(shí)間僅需要3h。該方法檢測(cè)大腸桿菌的線性范圍為1.6×103～1.0×107cells/mL，檢測(cè)限為9.7×102cells/mL。 3.基于Bi納米薄層修飾玻碳電極流動(dòng)注射安培

5、分析快速檢測(cè)水體中大腸桿菌的研究。 將Bi納米薄層修飾電極用于流動(dòng)注射分析中來(lái)快速檢測(cè)大腸桿菌。在脫氧膽酸鈉(DOC)培養(yǎng)基中，大腸桿菌被甲基葡萄糖醛酸鈉(Methyl-β-D-glucuronidesodium，MetGlu)誘導(dǎo)，在細(xì)菌體內(nèi)產(chǎn)生特異性葡萄糖醛酸酶(β-D-glucuronidase)。通過(guò)膜滲透劑PolymyxinBnonapeptidehydrochloride(PBN)和溶菌酶Lysozyme對(duì)大腸桿菌細(xì)

6、胞膜的作用，葡萄糖醛酸酶從大腸桿菌細(xì)胞中釋放出來(lái)。當(dāng)在培養(yǎng)液中加入底物p-Nitrophenylβ-D-glucuronide(PNPG)時(shí)，葡萄糖醛酸酶能夠催化分解PNPG而產(chǎn)生4-硝基酚，而4-硝基酚的量與溶液中大腸桿菌的數(shù)量成正比關(guān)系。為了提高檢測(cè)4-硝基酚的靈敏度，利用電沉積的方法制備了Bi納米薄層修飾電極，此電極具有高的氫過(guò)電位，好的電催化活性，能夠較靈敏地檢測(cè)4-硝基酚。由于4-硝基酚在電極上的響應(yīng)電流與大腸桿菌濃度成正比，

7、因此，我們將Bi納米薄層修飾電極用于流動(dòng)注射安培分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大腸桿菌的快速檢測(cè)。本文研究方法檢測(cè)大腸桿菌濃度范圍從1.5×102到1.0×106cfu/mL，其檢測(cè)限為100cfu/mL，總的分析時(shí)間為3h。 4.銅和不銹鋼材料抗菌生物效應(yīng)的研究 采用電分析化學(xué)方法、光度分析方法研究了銅和不銹鋼材料抗菌的生物效應(yīng)。以大腸桿菌和發(fā)光細(xì)菌為例，不銹鋼材料對(duì)它們幾乎沒(méi)有抗菌生物效應(yīng)，但是銅材料對(duì)它們只需作用0.5h，細(xì)菌