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基于炙逝波荧光生物传感器系统的环境污染物检测方法研究

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3 检测技术研究

1.4 生物传感器

1.5 本文研究的内容

1.6 技术路线

第二章 在线分析仪检测2,4-D

2.1 生物传感器芯片的制备

2.2 荧光抗体的制备

2.3 免疫芯片的制备

2.4 在线分析仪测定2,4-D标准曲线

2.5 重复性测试

2.6 实际样品的检测

2.7 本章小结

第三章 基于TriplexTM波导芯片荧光生物传感器同时检测多种污染物

3.1 酶联免疫吸附法测交叉反应

3.2 传感器系统对Cy5.5的响应测试

3.3 系统测试抗体的完整周期

3.4 同时测定MC-LR、BPA、2,4-D的方法研究

3.5 比较各种检测2,4-D的方法

3.6 本章小结

第四章 基于Cy5.5脂质体信号放大的检测研究

4.1 脂质体的制备与表征

4.2 脂质体生物传感器的制备

4.3本章小结

第五章 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果

致谢

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摘要

近年来，水环境污染物已经受到越来越多的关注。传统的检测技术过程复杂、耗时长、价格昂贵，因此需要发展灵敏度高、反应速度快、价格低廉的检测手段。本文研究了基于在线分析仪测定2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的方法，基于TriplexTM波导芯片的荧光生物传感器同时测定双酚 A（BPA）、2,4-D和微囊藻毒素-LR（MC-LR）的方法，及基于脂质体放大技术测定2,4-D的方法。这三种检测方法都是基于倏逝波原理和荧光免疫原理，快速、高灵敏度的检测污染物，并实现水中污染物的的同步、在线、实时检测。 主要研究结果：(1).在线分析仪测定2,4-D的检测区间为7.1~60.1μg/L，检出限为3.8μg/L。利用在线分析仪对2,4-D抗体进行20次平行测定，结果显示传感芯片进行20次平行测量信号响应值的相对标准偏差为4.4%（＜20%），说明传感芯片具有较高稳定性，可多次重复使用。本实验采用实际水样配制不同浓度的加标样品，研究本传感器系统对实际水样的检测能力。结果显示加标回收率在81%~88%之间，变异系数在6%以内；说明在线分析仪具有很好的精确度和稳定性，能够用于实际水样中2,4-D的在线实时检测。 (2).基于TriplexTM波导芯片的荧光生物传感器，运用间接竞争免疫检测模式，优化并建立水环境污染物 BPA、2,4-D、MC-LR的标准检测条件。经过优化后， BPA的抗体浓度是1μg/mL，2,4-D的抗体浓度是1μg/mL，MC-LR的抗体浓度是1μg/mL；进样时间为600s；预反应时间为600s。在优化的条件下测定标准曲线：2,4-D的 IC50为19.06μg/L，BPA的 IC50为1.010μg/L，MC-LR的 IC50为2.979μg/L。2,4-D的检测区间为2.8~130.2μg/L，检测区间跨越2个数量级；BPA的检测区间为0.16~6.43μg/L，检测区间跨越2个数量级；MC-LR的检测区间为0.56~15.7μg/L，检测区间跨越3个数量级。2,4-D的检出限为0.9μg/L，BPA的检出限为0.05μg/L，MC-LR的检出限为0.18μg/L。利用十二烷基磺酸钠（0.5% SDS， pH=1.9）作为活化液，对传感芯片进行再生。连续测试20次的信号响应结果，信号值标准偏差为20%以内，表明芯片再生稳定性好，可多次重复使用。本实验分别采用饮用桶装水、自来水、清华大学荷塘水配制加标样品，研究本传感器系统对实际水样的检测能力。结果表明自来水的加标回收率在84%~116%之间，变异系数在16%以内；桶装水的加标回收率在95%~120%之间，变异系数在8%以内；荷塘水的加标回收率在83%~120%之间，变异系数在8%以内。说明本传感器具有很好的精确度和稳定性，能够用于实际水样中BPA、2,4-D、MC-LR的同时检测。 (3).通过逆向蒸发法制备Cy5.5的脂质体，并用纳米粒度仪、原子力显微镜、扫描电镜等多种手段来表征制备的脂质体。结果可见，所制备脂质体为圆形或椭圆形，其粒径大小为300.9±20.7n m左右。将浓度值与荧光信号值作为横纵坐标绘制Cy5.5浓度与信号值的标准曲线。将经微柱离心法处理后收集的洗脱液于光纤仪上测定其荧光信号值，将最大值减去基线值得到的有效值带入标准曲线中，得到对应的Cy5.5浓度C0，计算得出Cy5.5的包封率为1.9%。脂质体作为放大器传感方法要经过抗体的制备、脂质体和抗体的结合、光纤的修饰等步骤。但因为时间有限，虽然做了Cy5.5脂质体作为信号放大测定2,4-D，但工作没有获得好的结果。所以建议接下来从制备脂质体的试剂比例、Cy5.5浓度、旋转蒸发时间、脂质体粒径大小等各个方面优化来增加Cy5.5脂质体的包封率。 本实验建立的在线分析仪测定2,4-D、基于TriplexTM波导芯片的荧光生物传感器同时测定BPA、2,4-D、MC-LR，能够用于实际水样中BPA、2,4-D、MC-LR的同时、在线、实时检测。它们不仅能够实现水中污染物的同步、快速、灵敏检测，而且芯片再生稳定性好，可以重复利用，为环境污染事故处理和预警监控提供技术支持。

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