毒性分析微生物传感器电极固定方法研究[收到日期：2008-09-22

采用戊二醛－牛血清蛋白（GA-BSA）交联法和聚碳酸酯膜直接固定法制备了大肠杆菌（E.coli）微生物电极,探讨了基于E.coli电极的微生物传感器在重金属和毒性有机物急性毒性分析中的应用性能. 试验结果表明,采用戊二醛－牛血清蛋白交联固定法制备的E.coli微生物电极的灵敏性较差,难以满足毒性分析需要. 聚碳酸酯膜直接固定法制备的E.coli微生物电极具有良好的灵敏性和稳定性,在冰箱4℃保存2个月,仍能很好地满足毒性分析需要,该固定方法具有制备简单和可实现电极的重复利用等特点,大幅降低了微生物传感器的毒性分析成本.     

β-CDP-1,1''''二甲基二茂铁主客体葡萄糖生物传感器

选用β-环糊精与戊二醛缩合成的β-环糊精聚合物(β-CDP)为主体,电媒介体1,1'-二甲基二茂铁为客体,形成稳定的主客体包络物.用牛血清白蛋白-戊二醛交联法,把葡萄糖氧化酶和主客体包络物固定到电极上,成功地制成了葡萄糖生物传感器.该传感器具有稳定性高、选择性好和较长的使用寿命等优点,线性响应范围为0.01～18 mmol/L.     

基于共价交联法固定酶的葡萄糖传感器的研制

以戊二醛为交联剂,将葡萄糖氧化酶共价交联于尼龙网上,再将固定有酶的尼龙网紧贴于氧电极表面,从而制备出高性能的葡萄糖生物传感器。对影响尼龙网活化因素及电极响应性能等进行了简要分析。     

电聚合硫堇修饰青霉素酶电极的研制

制备了电聚合硫堇膜修饰青霉素酶电极(青霉素酶/Thi/GCE),用于检测残留青霉素.运用循环伏安法研究了青霉素G钠在该电极上的电化学行为,并对电极的制作条件及检测条件进行了优化.结果表明在戊二醛质量分数为2.47%,牛血清蛋白质量分数为6.57%,固定化时间为2.44h,用酶量为50μL条件下制备的酶电极在pH为7.0,温度为25℃时响应性能达到最佳.该电极对青霉素G钠的线性范围为0.08～1.0μg/mL.     

自组装普鲁士蓝膜修饰丝网印刷电极构建高灵敏生物传感器

在丝网印刷碳电极上,采用层层自组装法制备普鲁士蓝薄膜,同时基于戊二醛交联法在薄膜上固定葡萄糖氧化酶,从而构建一种高灵敏度、低成本的葡萄糖生物传感器。考察组装温度和层数对薄膜形貌的影响。在最佳组装条件35℃和40层下,获得了均匀、连续分布的具有纳米立方颗粒结构的普鲁士蓝薄膜。普鲁士蓝立方结构有利于薄膜催化活性的提高,而戊二醛交联法可有效用于酶的固定并保持酶的活性,从而提高传感器的灵敏度和稳定性。在-0.05 V工作电位下,制备的传感器具有超高的灵敏度(111.834 m A/(mol·L-1·cm2)),宽的线性范围(0~1.2 mmol/L),低的检测极限(1μmol/L),同时具有优良的重复性、稳定性和抗干扰能力。本研究中,普鲁士蓝薄膜的制备及酶的固定简单易行,同时结合丝网印刷技术,可实现葡萄糖生物传感器的批量化制备,具有显著的应用前景。     

新型葡萄糖氧化酶电极与毛细管电泳的联用

采用浸涂法将1－二茂铁基乙胺和壳聚糖修饰到铂电极表面，与葡萄糖氧化酶溶液作用后用戊二醛交联，制备壳聚糖固定化葡萄糖化酶生物传感器，测定葡萄糖在传感器上的伏安曲，采用恒电位安培检测法，葡萄糖浓度在0.002-4.0mmol/L范围内与响应电流成线性关系，响应时间短，由于二茂铁衍生物和葡萄糖氧化酶通过包埋，键合等作用固定于壳聚糖膜,中不易从电极表面流失，电极稳定性较好，同时尝试将该电有与毛细管电泳联用，成功用于人血清中葡萄糖的测定。     

戊二醛交联对壳聚糖/PVA共混膜结构和性能的影响

用流延法成功制备聚乙烯醇-壳聚糖共混膜,然后进行戊二醛交联处理.用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜对经过湿热处理和交联的共混膜进行了表征,测试了膜的力学性能和吸水性.结果表明,经戊二醛交联的膜结晶被部分破坏.共混膜的吸水性实验表明,壳聚糖/PVA共混膜的pH敏感性可通过控制交联剂浓度改变.该法可以在壳聚糖/PVA共混膜控释体系的后处理方面得到应用.     

锇聚合物修饰丝网印刷电极的辣根过氧化物酶传感器

酶生物传感器检测环境污染应用前景良好。该文采用戊二醛-牛血清白蛋白交联法将锇-聚乙烯基吡啶(Os(bpy)2(PVP)10Cl2,Os-PVP)与辣根过氧化物酶(HRP)依次固定在丝网印刷电极上,制备电流型过氧化氢生物传感器。通过循环伏安法对修饰电极的氧化还原性质进行研究,并采用计时-电流法对传感器的固定化和工作参数进行了研究,以便提高信号响应的灵敏度和稳定性。在最适合条件下,底物在修饰电极表面进行催化反应的表观Michaelis-Menten常数kampp为1.79mmol/L,并确定以HRP酶为标记物的免疫传感器所采用的底物浓度宜大于20倍的kmapp。     

锇聚合物修饰丝网印刷电极的辣根过氧化物酶传感器

酶生物传感器检测环境污染应用前景良好。该文采用戊二醛-牛血清白蛋白交联法将锇-聚乙烯基吡啶(Os(bpy)2(PVP)10Cl2,Os-PVP)与辣根过氧化物酶(HRP)依次固定在丝网印刷电极上,制备电流型过氧化氢生物传感器。通过循环伏安法对修饰电极的氧化还原性质进行研究,并采用计时-电流法对传感器的固定化和工作参数进行了研究,以便提高信号响应的灵敏度和稳定性。在最适合条件下,底物在修饰电极表面进行催化反应的表观Michaelis-Menten常数kampp为1.79 mmol/L,并确定以HRP酶为标记物的免疫传感器所采用的底物浓度宜大于20倍的kmapp。     

基于蛋白A定向固定抗体的触珠蛋白压电免疫传感器的研究

用蛋白A-金电极法将触珠蛋白抗体固定在9MHz镀金石英晶体比表面,研制了一种简单、灵敏的压电免疫传感器,用于溶血性贫血与严重肝病标志物一触珠蛋白的高特异性检测．比较了传感器采用直接金电极吸附法、牛血清白蛋白吸附-戊二醛交联法和蛋白A法三种固定抗体的方法．研究了蛋白A的定向自组装、抗体的固定化浓度和免疫反应时间等主要因素对免疫传感检测灵敏度的影响,并考察了传感器响应与再生性能．测得该免疫传感器检测人血清中触珠蛋白的线性浓度范围为1．27-31．7mg／L．     

再生丝心蛋白和羧甲基纤维素复合膜的特性及其在有机相葡萄糖生物传感器中的应用

用再生丝心蛋白和羧甲基纤维素构成的复合膜作为固定葡萄糖氧化酶的基质,并用红外光谱测试了该复合膜的结构,用扫描电子显微镜观察了其形态．用上述复合膜材料固定葡萄糖氧化酶和羧酸二茂铁（或７,７,８,８－四氰代二甲基苯醌,ＴＣＮＱ）制成的葡萄糖生物传感器具有较好的灵敏度与稳定性     

电化学传感器及其在重金属检测中的应用

重金属污染因其具有持久性、生物富集性和毒性而备受关注.相比于传统检测重金属的方法,电化学传感器具有成本低、灵敏度高、操作简便、易携带等优点,更适于现场检测.文章从电化学传感器的构建原理出发,系统介绍了电化学传感器的种类、制备工作电极的材料以及用以修饰电极的各种材料,分析了用这些材料制备的电化学传感器在重金属检测中的优缺点,指出在实践过程中需要对工作电极和修饰材料进行选择和优化,耐用性强、微型化、自动化、多功能化将是电化学传感器今后的主要发展方向.     

金纳米颗粒修饰的固定化葡萄糖氧化酶酶膜制备

分别利用柠檬酸钠和NaBH4作为还原剂、以PVP作为包覆剂制备不同类型、不同包覆情况的金纳米粒子,并用紫外可见分光光谱仪、透射电微镜等手段对制备的金纳米粒子的粒径、形貌和分散性进行表征。用金纳米粒子对葡萄糖氧化酶膜进行修饰,并在SBA生物传感分析仪上进行感应测量。研究结果表明,粒径小、分散性好的球状金纳米粒子可以极大地提高葡萄糖酶膜的灵敏度。     

检测汞的全细胞生物传感器构建

汞（Hg）是环境中主要的重金属污染物,暴露于环境中的汞对人体健康有严重危害。汞的精确检测对控制环境污染和减少对健康的危害有着重要意义。该实验是基于MerR蛋白调节的启动子对应答汞毒性基因的调控机理,首先通过试验确定红色荧光蛋白mCherry为报告基因。将MerR基因片段链接到质粒pUC57得到质粒pUC57-MerR,以其为模版得到质粒pUCRR,转入到E. coli DH5α中,得到工程菌株E. coli UCRR。为提高菌株的性能和灵敏度,通过易错PCR技术获得MerR基因突变体库,筛选出菌株V109E在培养4 h时,荧光信号强度远远高于其他菌株荧光信号,对Hg2＋有高度专一性,检测Hg2＋的最低浓度为0.5nM。     

硫化物微生物传感器的研究

从硫铁矿的酸性土壤中分离、筛选出氧化硫硫杆菌,将其固定化制备微生物膜,再与氧电极组装成微生物传感器,用于样品中微量硫化物的测定。实验研究表明：该传感器响应Ｓ２－浓度线性范围为０．０６～１．５０ｍｇ／Ｌ;响应时间为３～６ｍｉｎ;３０ｄ内测定５００余次,灵敏度保持不变;取煤气站脱硫塔入口和出口煤气样品进行测定,与亚甲蓝比色法测定结果一致;取合成水样品进行回收率实验,结果为９３．８％～１０５．０％     

含有Ag颗粒的高灵敏度葡萄糖氧化酶电极的研制

研制了含有ｎｍ级Ａｇ颗粒的葡萄糖氧化酶电极。结果表明，该电极具有很大的响应电流，在相同的条件下，其响应电流比文献所报导的含有Ａｕ或ＳｉＯ２的酶电极响应流大。     

焚烧飞灰水泥固化体的安全性评价

通过城市生活垃圾焚烧飞灰水泥固化体中重金属的浸出毒性以及表面浸出毒性等研究 ,对焚烧飞灰水泥固化体的安全性进行了评价 .研究表明 ,水泥稳定固化焚烧飞灰的效果良好 ,焚烧飞灰水泥固化体在实际使用环境中 ,重金属浸出是一个非常缓慢的过程 ,其释放量远远低于国家标准规定值 ,而且 ,环境对微量有害物质还有包容和稀释的作用 ,因此焚烧飞灰水泥固化体不会对环境造成危害 .焚烧飞灰水泥固化体资源化利用是安全可行的 .     

微生物醋酸传感器的研制

从食醋发酵液中分离、筛选出同化醋酸能力强的微生物,将其固定化制备微生物膜再与氧电极结合,制成微生物醋酸传感器。实验研究表明:该传感器响应醋酸浓度线性范围约为2～30mg·L~(-1);响应时间为2～5min;25d内测定400余次,灵敏度基本不变;取食醋发酵车间空气样品进行回收率测定,结果为97.5％～105.0％。     

铜离子对SBR工艺活性污泥毒性作用分析

探讨了不同浓度铜离子对序列间歇式反应器(SBR)活性污泥系统中化学需氧量CODCr、总氮(TN)和总磷(TP)等去除的影响,并采用ToxTell生物传感器,以SBR活性污泥为指示微生物,分析了铜离子的毒性抑制作用.结果表明,铜离子质量浓度低于10mg.L-1时,不会对该SBR系统带来明显的冲击作用,其质量浓度超过20mg.L-1时则会导致系统出水水质明显下降、活性污泥量及污泥沉降比(SV)降低和污泥絮体的解体;ToxTell生物传感器的毒性分析结果与CODCr,TN和TP去除抑制率具有良好的一致性,初步证实该生物传感器能很好地用于铜离子冲击SBR活性污泥系统的预警监测.     

The permeability effect of microcystin-RR on <Emphasis Type="Italic">Escherichia coli</Emphasis> and <Emphasis Type="Italic">Bacillus subtilis</Emphasis>

Microcystins are a kind of cyclic hepatoxins produced by many species of cyanobacteria. Most previous work have been done on the toxic effects of microcystins on animals and plants. However, the reports about the effect of microcystins on microbial cells are very limited. In this work, the permeability of MC-RR on the cell outer membrane of Escherichia coli (E. coli) and Bacillus subtilis (B. subtilis) was discussed. The permeability effect of MC-RR on the cell outer membrane of E. coli and B. subtilis under different concentrations was demonstrated by a rapid and sustained reduction in the A₆₇₅ values of lysozyme-treated cells. The decrease of the absorbance values showed a time- and dose-effect. The extravasations of protein and carbonhydrate increased with the increment of the treated-concentration of MC-RR. The results showed that MC-RR could increase the permeability of cell outer membranes of E. coli and B. subtilis. The synergistic effects of MC-RR and lysozyme on bacteria indicated that MC-RR might play an ecological role in bacteria in combination with other substances in some aquatic environments.