纳米材料在食源性致病菌检测和生物成像中的应用研究
【摘要】：食品安全是日常生活中人们关心和重视的问题，而食源性致病菌是引起食品安全事件的主要因素。食源性致病菌的检测技术是食源性疾病预防与控制的关键环节。目前迫切需要发展出快速、灵敏的食源性细菌检测方法来确保食品的安全。
近年来纳米技术已经成为全球都在谈论和研究的课题，纳米材料独特的物理和化学性质，使得纳米技术广泛应用于生物领域中，包括生物化学、分子生物学、细胞生物学、基因组学、蛋白质组学、医学诊断、药物筛选和细菌检测标记等研究。
本论文以免疫学原理为基础,构建了两种不同粒径的生物功能化纳米粒子,然后结合低场磁共振仪和磁力分选仪以及荧光显微镜建立了两种食源性致病菌的高灵敏度、快速、便捷的检测方法。并构建了一种新型量子点在生物成像中开展了研究。在对阪崎肠杆菌开展的检测技术研究中，制备了以Fe3O4为核心的超顺磁性纳米磁珠，二氧化硅包裹、氨基修饰Fe3O4纳米磁珠，偶联上特异性抗体，结合低场核磁共振来检测食源性致病菌阪崎肠杆菌。实样检测结果表明，阪崎肠杆菌在奶粉和奶酪中浓度低至1～10cfu/mL时，这种方法仍能检测到目标菌的存在，而且孵育时间不超过2小时。该方法能够应用于快速检测模式中并且具有快速，高灵敏度，高特异性，便捷等特点。本文中采用生物功能化的量子点为荧光标记物，建立了对多种食源性致病菌的快速筛选检验方法。制备四种特异性生物功能化的纳米磁珠和免疫量子点，以生物功能化的纳米磁珠，对四种源性致病菌进行富集，然后用量子点标记，结果用荧光显微镜和荧光分光光度计进行检测。实验表明，该检测方法快速，特异性强，可用于可视化快速检测中。本项研究中，采用用配体交换法，制备了水溶性量子点，实验结果显示研究中制备的两种水溶性的量子点化学性质稳定，有很好的生物相容性与稳定性。腺苷包裹的量子点对细胞毒性较小并且能应用于细胞成像研究中。
本文构建两种食源性致病菌快速，特异性检测方法，为食源性致病菌检测提供理论依据，对水溶性量子点的研究为细胞成像提供了理论依据。
【关键词】：食源性致病菌 磁性纳米磁珠 半导体量子点 磁性弛豫 细胞成像 【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TS207.4
【目录】：
- 中文摘要6-8
- Abstract8-12
- 第一章 绪论12-26
- 1 食源性致病菌检测技术的发展12-15
- 1.1 食源性疾病的现况和危害12-13
- 1.2 食源性致病菌的检测方法13-15
- 2 纳米生物技术的研究15-16
- 3 纳米材料在生物学研究中的应用16-21
- 3.1 磁性纳米粒子的合成制备及其在生物研究中的应用与发展16-18
- 3.2 半导体量子点的合成制备及其在生物研究中的应用与发展18-21
- 4 核磁共振（NMR）技术及其在生物学中的应用21
- 4.1 核磁共振的概念21
- 4.2 核磁共振技术在生命科学中的应用21
- 5 磁共振成像（MRI）技术的应用21-23
- 5.1 MRI 成像的基本原理21-22
- 5.2 超顺磁性造影剂结合 MRI 构建磁共振传感器22-23
- 6 本论文的研究内容和目的23-26
- 第二章 低场核磁共振技术在阪崎肠杆菌检测中的应用26-46
- 1 实验材料27-28
- 1.1 试剂27
- 1.2 实验菌株27-28
- 1.3 主要仪器28
- 2 实验方法28-33
- 2.1 多克隆兔抗阪崎肠杆菌抗体的制备28
- 2.2 生物功能化纳米磁珠的合成28-30
- 2.3 微生物的培养30
- 2.4 IMS-NMR（免疫纳米磁珠-核磁共振）检测方法的建立30-31
- 2.5 IMS-NMR 检测方法特异性研究31-32
- 2.6 IMS-NMR 检测方法检测参数优化研究32-33
- 2.7 IMS-NMR 检测方法检测线的研究33
- 2.8 食品样本检测33
- 3 结果与分析33-43
- 3.1 阪崎肠杆菌多克隆抗体的制备33-34
- 3.2 生物功能化纳米磁珠的合成和表征34-36
- 3.3 检测过程研究36-37
- 3.4 检测方法的特异性37-38
- 3.5 不同磁珠浓度对检测方法的影响38-39
- 3.6 最优稳定剂的选择39-40
- 3.7 反应条件的优化（pH 和孵育时间）40-42
- 3.8 NMR 检测方法的灵敏度和检测限42
- 3.9 乳制品样品检测结果42-43
- 4 实验小结43-46
- 第三章 多种食源性致病菌荧光量子点快速筛选检验方法研究46-63
- 1 实验材料47-48
- 1.1 试剂47
- 1.2 实验菌株47-48
- 1.3 主要仪器48
- 2 实验方法48-52
- 2.1 革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌的检测48-50
- 2.2 三种革兰氏阴性菌的检测50-52
- 3 结果与分析52-61
- 3.1 氨基化磁珠的制备和表征52-53
- 3.2 免疫化量子点的制备53-54
- 3.3 免疫化磁珠对金黄色葡萄球菌的捕获54-55
- 3.4 免疫量子点对金黄色葡萄球菌的标记55-58
- 3.5 免疫量子点对三种革兰氏阴性菌的荧光标记58-61
- 4 实验小结61-63
- 第四章 新型量子点制备及其在生物标记成像中的初步应用63-74
- 1 实验材料64
- 1.1 试剂64
- 1.2 细胞株64
- 1.3 主要仪器64
- 2 实验方法64-66
- 2.1 量子点配体交换64-65
- 2.2 量子点细胞毒性的测定65
- 2.3 量子点标记细胞成像研究65-66
- 3 结果与分析66-72
- 3.1 交换配体的量子点的化学表征66-69
- 3.2 量子点细胞毒性测定的研究69-71
- 3.3 细胞成像的研究71-72
- 4 实验小结72-74
- 第五章 总结74-76
- 参考文献76-86
- 硕士期间的科研成果86-87
- 致谢87
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