納米電極的制備及其在快速檢測水體中大腸桿菌的電分析化學研究.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，應用這些電極實現(xiàn)對水體中大腸桿菌的快速檢測，檢測時間都在幾個小時以內(nèi)，最低檢測限可以達到100cfu/mL。另外，采用電分析化學、光度分析方法研究了銅、不銹鋼材料對細菌的抗菌生物效應，希望能夠?qū)ふ乙环N廣譜抗菌的方法。因此，做了以下幾個方面的研究： 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，采用計時電流法對水體中大腸桿菌進行了快速計數(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胞膜脂質(zhì)過氧化，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，對大腸桿菌進行快速計數(shù)，檢測下限可達1×103cells·mL-1。通過大腸桿菌脂質(zhì)過氧化后丙二醛含量的檢測，本文也對大腸桿菌在納米二氧化錫電極上的電化學響應機理進行了初步的探討。 2.基于

3、分子自組裝的雙酶傳感器快速計數(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，通過戊二醛形成席夫堿，將多元酚氧化酶(1accase)和辣根過氧化酶(horseradishperoxidase，HRP)化學鍵合在ITO電極上，制成雙酶傳感器。該傳感器檢測多元酚時具有較高的靈敏度和較低的檢測限。由于大腸桿菌在含水楊

4、酸的培養(yǎng)液中代謝時能夠產(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，我們以雙酶傳感器為工作電極，采用計時電流法實現(xiàn)了對大腸桿菌的快速計數(shù)，所花時間僅需要3h。該方法檢測大腸桿菌的線性范圍為1.6×103～1.0×107cells/mL，檢測限為9.7×102cells/mL。 3.基于Bi納米薄層修飾玻碳電極流動注射安培

5、分析快速檢測水體中大腸桿菌的研究。 將Bi納米薄層修飾電極用于流動注射分析中來快速檢測大腸桿菌。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，在細菌體內(nèi)產(chǎn)生特異性葡萄糖醛酸酶(β-D-glucuronidase)。通過膜滲透劑PolymyxinBnonapeptidehydrochloride(PBN)和溶菌酶Lysozyme對大腸桿菌細

6、胞膜的作用，葡萄糖醛酸酶從大腸桿菌細胞中釋放出來。當在培養(yǎng)液中加入底物p-Nitrophenylβ-D-glucuronide(PNPG)時，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電位，好的電催化活性，能夠較靈敏地檢測4-硝基酚。由于4-硝基酚在電極上的響應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注射安培分析系統(tǒng)，實現(xiàn)了對大腸桿菌的快速檢測。本文研究方法檢測大腸桿菌濃度范圍從1.5×102到1.0×106cfu/mL，其檢測限為100cfu/mL，總的分析時間為3h。 4.銅和不銹鋼材料抗菌生物效應的研究 采用電分析化學方法、光度分析方法研究了銅和不銹鋼材料抗菌的生物效應。以大腸桿菌和發(fā)光細菌為例，不銹鋼材料對它們幾乎沒有抗菌生物效應，但是銅材料對它們只需作用0.5h，細菌