收藏本站
《中国农业大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于免疫磁泳的病原微生物分离与富集技术研究

王禹贺  
【摘要】:近年来,高致病性禽流感病毒和食源性致病菌等病原微生物时常引起动物疫病和食品中毒,不仅造成了巨大的经济损失,而且严重威胁了人类的公共卫生安全。有效预防和控制动物疫病和食物中毒的一个关键在于病原微生物的快速筛查,通常包括样品采集、样品前处理和微生物检测等步骤。样品采集通常可采用国家标准方法,微生物快速检测也可采用聚合酶链式反应(PCR)、酶联免疫吸附测定(ELISA)、侧向流动免疫分析(Strip)、生物传感器(Biosensor)等传统或新型方法。然而,动物和食品样品均比较复杂,通常需要进行有效的样品前处理才能得到准确可靠的检测结果,但是现有的过滤和离心等传统方法分别是基于大小和重量,均没有特异性,在微生物样品前处理存在较大的局限性。虽然免疫磁分离方法可特异性分离并低倍数富集目标微生物,但由于动物和食品样品中微生物浓度通常较低,故传统的免疫磁分离也很难满足动物疫病和食品安全中病原微生物的样品前处理。因此,本文旨在基于免疫磁分离方法,结合芯片实验室和3D打印技术,研究开发一种用于大体积生物样品中少量目标微生物特异分离和高效富集的免疫磁泳方法及装备,并以禽流感病毒H5N1和大肠杆菌0157:H7为研究模型开展系统参数优化和性能评价。开展的主要研究工作包括:(1)根据磁性物质在磁泳过程的受力和运动分析,通过理论推导、仿真计算、实验统计和仪器测定,建立了免疫磁泳动态模型。首先,利用COMSOL软件仿真设计了梯度磁场,分析得到了磁场强度和梯度的空间分布函数。然后,利用蒙特卡洛方法,分析模拟不同浓度和粒径磁珠在磁场状态下的成链状态,并利用荧光修饰磁珠进行验证。最后,根据磁珠磁泳受力和运动分析,建立了磁珠磁泳动态模型。(2)根据免疫磁泳动态模型,通过轨迹仿真和3D打印,建立H5N1禽流感病毒的免疫磁泳分离方法。首先,利用磁泳动态模型,仿真绘制磁病毒的磁泳运动轨迹,并优化设计磁泳分离芯片。然后,利用3D打印技术制作磁泳芯片,利用高强度NdFeB永磁体构建梯度磁场,利用高精度蠕动泵实现流体自动控制。最后,对流体速度、磁珠浓度和磁珠粒径等参数进行优化,并以灭活的禽流感病毒H5N1为研究模型,以血凝测试为病毒检测方法,开展系统性能测试,结果表明该方法可在载流体流速不大于120μL/min的条件下实现88%以上的病毒分离效率。(3)根据免疫磁泳动态模型,通过轨迹仿真、3D打印和主动式混合,建立大肠杆菌0157:H7的免疫磁泳分离方法。首先,利用磁泳动态模型,仿真绘制磁细菌的磁泳运动轨迹,并结合磁搅拌混合器,优化设计磁泳分离芯片。然后,利用3D打印技术制作磁泳芯片,利用直流电机驱动磁铁产生旋转磁场,实现了磁搅拌混合。最后,对流体速度、磁珠浓度和磁珠粒径等参数进行优化,并以大肠杆菌0157:H7为研究模型,以平板计数为细菌检测方法,开展系统性能测试,结果表明该方法可在载流体流速不大于100μL/min和磁搅拌混合时间为20 min的条件下可实现87%的细菌分离效率。本文针对动物防疫和食品安全中病原微生物样品前处理的实际需求,基于免疫磁分离技术,提出了磁泳动态模型,建立了一种可连续流动分离大体积样品中目标微生物的免疫磁泳方法,并利用禽流感病毒和大肠杆菌进行了方法验证,可为病原微生物快速检测提供一种高富集倍数的特异分离方法及装备支持。
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S852.6;R155.5

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李茂军;;食品中食源性致病菌污染状况分析[J];科技创新导报;2015年10期
2 李小丽;马剑雄;李萍;陈琪;周伟民;;3D打印技术及应用趋势[J];自动化仪表;2014年01期
3 刘洪山;莫嘉嗣;袁润余;焦培荣;罗锡文;;禽流感病毒快速检测中的纳米磁珠分离器设计及试验[J];农业工程学报;2014年01期
4 崔希;熊齐荣;熊勇华;山珊;赖卫华;;免疫磁分离结合胶体金免疫层析法快速检测大肠杆菌O157∶H7[J];分析化学;2013年12期
5 杨式芹;翁育伟;郑奎城;严延生;谢剑锋;黄萌;张炎华;;应用鸡胚分离法分离人感染H7N9禽流感病毒的研究[J];海峡预防医学杂志;2013年06期
6 陈雪叶;李铁川;;被动式微流控混合器的研究进展[J];微纳电子技术;2013年11期
7 张端;汪甜;高岩;何熊熊;;高回流被动式微混合器设计及数值模拟[J];传感技术学报;2013年11期
8 颜小飞;汪懋华;温新华;安冬;;免疫磁分离技术结合阻抗测量法快速检测禽流感病毒[J];分析化学;2013年06期
9 赵怀龙;付留杰;唐功臣;;我国主要的食源性致病菌[J];医学动物防制;2012年11期
10 颜小飞;李运涛;王蓉晖;林建涵;温新华;汪懋华;安冬;韩伟静;俞育德;;检测禽流感H5亚型病毒的阻抗型免疫研究[J];分析化学;2012年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 李铁川;被动式混合器微通道的结构优化[D];辽宁工业大学;2016年
2 丁献红;禽流感病毒抗原纯化方法的建立及纯化抗原对鸡体免疫效果研究[D];河南农业大学;2009年
3 汪鹏;PDMS在微流控生物芯片技术中的新型应用[D];上海交通大学;2009年
4 吴艳云;青藏高原水环境中H5N1亚型流感病毒的分离鉴定及其遗传演化分析[D];河南农业大学;2008年
5 韩克江;被动式微混合器混合特性的数值模拟[D];山东大学;2008年
6 李永刚;PDMS微流控芯片关键工艺技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
7 贾强;禽流感病毒H5、H7和H9亚型单克隆抗体的制备及鉴定[D];中国农业大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭威;薛耀锋;杨金朋;;基于3D打印的高中物理STEM课程设计与应用研究[J];中国教育信息化;2017年18期
2 刘桂丹;范正轩;;2010-2015年自贡市食源性致病菌污染情况分析[J];预防医学情报杂志;2017年08期
3 张晓艳;任金晨;;基于专利分析的3D打印技术及材料研究与应用进展[J];当代化工;2017年08期
4 杨树华;太兴宇;张勇;孙玉莹;;工业压缩机产品的绿色制造[J];风机技术;2017年04期
5 邓晓阳;鲁世强;Wang Yachao;Shi Jing;欧阳德来;;热处理对SLM成形的Inconel 718合金组织的影响[J];特种铸造及有色合金;2017年08期
6 陈金英;史利娟;牛小铁;;基于3D打印机的装配关键技术与精度测试的研究[J];组合机床与自动化加工技术;2017年08期
7 李文雅;;浅析3D打印技术在选矿机械中的应用[J];价值工程;2017年22期
8 侯昕志;;基于3D打印技术的服装设计创新应用[J];设计;2017年15期
9 钟义广;;3D打印技术在电子信息领域的应用探析[J];山东工业技术;2017年15期
10 李任伟;付大鹏;陆向阳;周威;崔宏伟;;基于工程训练平台的互联网+3D打印和智能制造教学探索[J];南方农机;2017年14期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王亮;平面线圈驱动可变焦液体透镜技术研究[D];中北大学;2017年
2 王腾飞;用于贵金属纳米粒子可控合成的微流控芯片设计与实验研究[D];吉林大学;2017年
3 常若菲;纤维织物增韧型PDMS复合材料的实验研究[D];浙江大学;2017年
4 杨灿灿;基于柔性微电极阵列的人工皮肤关键技术研究[D];南昌航空大学;2016年
5 周金龙;猪伪狂犬病病毒gE基因在昆虫细胞中的表达及阻断gE-ELISA方法的建立[D];河南农业大学;2016年
6 苏夏;基于流体管道冷却的SMA柔性驱动器设计与实验[D];中国科学技术大学;2016年
7 王宇轩;Al_xGa_(1-x)As柔性薄膜制备及其光电性能研究[D];电子科技大学;2016年
8 施杰;农药检测纸质微流控系统设计与试验研究[D];江苏大学;2016年
9 杨城鑫;基于氮气等离子体技术的PDMS表面改性研究[D];西南交通大学;2016年
10 范可泉;微流控芯片SERS衬底的制备及其在生物检测中的应用[D];东南大学;2016年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李健;刘辉;时玉雯;胡光春;;市场销售食品食源性致病菌污染情况分析[J];中国公共卫生管理;2014年02期
2 苏玲玉;韩义军;杨勇;王金剑;唐文仓;刘丽琼;;甘南州食品中食源性致病菌监测结果分析[J];疾病预防控制通报;2014年04期
3 赵静;孙海娟;冯叙桥;;食品中食源性致病菌污染状况及其监测技术研究进展[J];食品安全质量检测学报;2013年05期
4 翁育伟;张拥军;谢剑锋;黄萌;陈炜;张炎华;何文祥;吴冰珊;王金章;郑奎城;严延生;;福建省首例人感染H7N9禽流感病例实验室诊断和病毒序列分析[J];中国人兽共患病学报;2013年06期
5 颜小飞;汪懋华;温新华;安冬;;免疫磁分离技术结合阻抗测量法快速检测禽流感病毒[J];分析化学;2013年06期
6 陈瑞敏;陈伟萍;;食品中食源性致病菌安全问题分析[J];安徽农业科学;2013年12期
7 包芳珍;方叶珍;邵景莺;黄世旺;金轶卉;;江干区2011年食品食源性致病菌污染状况分析[J];浙江预防医学;2013年03期
8 陈萍;;南平市2011年食源性致病菌污染状况分析[J];海峡预防医学杂志;2013年01期
9 闻一鸣;徐金亭;向军俭;;免疫磁珠富集技术进展[J];中国免疫学杂志;2013年01期
10 颜小飞;李运涛;王蓉晖;林建涵;温新华;汪懋华;安冬;韩伟静;俞育德;;检测禽流感H5亚型病毒的阻抗型免疫研究[J];分析化学;2012年10期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董晓慧,韩友文;免疫技术在动物生产中的应用[J];中国饲料;2000年16期
2 程松高;;发光免疫技术及其应用[J];北京第二医学院学报;1985年02期
3 何连生,李光博;在生态学研究中怎样应用免疫技术[J];生态学杂志;1988年05期
4 曹素芳;王岩;;教师在动物微生物及免疫技术项目教学中作用分析[J];郑州牧业工程高等专科学校学报;2012年02期
5 张晓春,陆燕蓉;斑点免疫技术研究进展[J];中国卫生检验杂志;2000年02期
6 孙芝琳;王道若;刘秉文;;免疫技术在蛋白质定性定量上的应用[J];国外医学.临床生物化学与检验学分册;1981年01期
7 刘崇华;;伏安免疫法[J];中山大学研究生学刊(自然科学版);1997年01期
8 刘庆城;许玉兰;;检验和追踪真菌的免疫技术[J];微生物学杂志;1989年04期
9 张玲;;体外继发性免疫的研究[J];中国生物制品学杂志;1991年04期
10 章国来;免疫PCR[J];生命的化学(中国生物化学会通讯);1994年06期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 郭勇庆;张英杰;刘月琴;;激素免疫技术在养羊业中的应用[A];全国养羊生产与学术研讨会议论文集(2007-2008)[C];2008年
2 高民;赵志恭;卢德勋;;用免疫技术调控动物生长的一些研究进展[A];2000’动物营养研究进展——全国畜禽饲养标准学术讨论会暨营养研究会成立大会论文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 顾建柱 张利刚;免疫技术检测动物疫病简便高效[N];中国国门时报;2013年
2 本报记者 江河;猪鸡主要疫病综合免疫技术研究与示范项目启动实施[N];江苏农业科技报;2008年
3 杨怀伟;勘察疫情“暗流”源头,阻断凶险十万火急![N];中国畜牧兽医报;2006年
4 向婧 李娜;重庆首创生猪“三针分点同时免疫”新技术[N];中国畜牧兽医报;2012年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王禹贺;基于免疫磁泳的病原微生物分离与富集技术研究[D];中国农业大学;2017年
2 韩丽;抑制素新型基因工程疫苗的构建及其免疫效果研究[D];华中农业大学;2009年
3 方富贵;重组MBP—GnRH—I6研制及其免疫公猪的效果与机理的研究[D];安徽农业大学;2010年
4 魏锁成;GnRH-A免疫对家兔生殖功能的调节作用及机理研究[D];甘肃农业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李超;免疫磁球的制备及其在大肠杆菌检测中的应用[D];哈尔滨工业大学;2008年
2 周银松;睾酮免疫对公鸡性腺与冠垂发育及雄激素水平的影响[D];扬州大学;2002年
3 孟林明;布鲁氏菌病S_(19)号疫苗对牦牛的免疫应用研究[D];甘肃农业大学;2006年
4 葛明;标记免疫的表面增强拉曼光谱研究[D];苏州大学;2007年
5 吴志焕;INHα亚基重组融合蛋白免疫对大鼠繁殖性能的影响[D];四川农业大学;2009年
6 张巍;睾酮免疫对公兔性腺发育及生殖激素水平的影响[D];扬州大学;2003年
7 胡霏;鼠伤寒沙门氏菌免疫磁分离结合荧光免疫层析快速检测方法的研究[D];华南理工大学;2013年
8 石慧;微囊藻毒素-LR阻抗型免疫电化学检测方法的研究[D];江南大学;2009年
9 王新卫;银加强金标免疫技术对鸡传染性支气管炎病毒和抗体的研究[D];河南农业大学;2001年
10 陈钰;基于免疫传感技术的BSP和HBsAg检测方法的初步研究[D];华南理工大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026