应用纳米电化学生物传感器技术快速检测海洋环境中硫酸盐还原菌

硫酸盐还原菌（SRB）是可在海洋环境中生存的微生物，对生态环境参数和海洋工程材料的腐蚀产生重要的影响。本项目应用纳米和电化学生物传感器技术，研究SRB的抗体、凝集素和抗生素等生化物质识别SRB的特异性和被这些生化物质功能化的纳米粒子检测SRB的标记性等科学问题；解决构建由上述识别物、标记物以及阵列交叉、免疫印迹、束丝集合或传统固体电极组成的电化学生物传感器的关键技术；应用循环伏安、交流阻抗、石英晶体微天平和扫描电化学显微镜等电化学方法，快速测定海洋环境中SRB的数量。本项目将纳米和电化学生物传感器技术应用于快速检测海洋环境中微生物，是海洋化学和海洋环境检测研究领域的一项新的探讨。本项目将微生物学、材料学和电化学测试方法和技术相结合，具有较强的学科交叉性。该研究的开展对海洋化学和海洋环境的监控与检测有着重要科学意义和潜在的实用价值，同时为海洋工程材料采取有效的防护措施提供基础。

本项目以取自黄海淤泥的硫酸盐还原菌（SRB）为研究对象，利用纳米和电化学生物传感器技术探索了检测SRB的电化学生物传感器的组装、构建和优化过程及科学问题。构建了基于纳米石墨烯、氧化锰、氧化铁及硫化物等构建的传感器技术，明确了这些纳米材料对构建传感器平台的作用，为快速检测微生物研究提供了新思路。相关结果已经发表了10篇SCI收录期刊论文，申请了5项国家发明专利，在国际和国内会议上发表了9篇论文，培养4名硕、博士研究生，完成了预期的各项指标。主要研究内容如下：..(1)基于纳米石墨烯的检测平台.将SRB抗体修饰的氧化石墨纳米片作为介导物，促进金属银的沉淀，使用溶出伏安分析（PSA）和比色法来检测微生物；通过可控的电沉积技术制备石墨烯掺杂的阻抗免疫传感器来检测微生物，用石墨烯材料作为电子转移导体来获得良好的分析性能；通过循环伏安法研究了硫化物在石墨烯修饰玻碳电极上的氧化，用石墨烯增强电极的氧化电流信号；制备了一种基于壳聚糖和石墨烯复合薄膜的细胞介导技术的SRB生物印迹薄膜，并将其与电化学阻抗技术相结合检测SRB。..（2）基于纳米氧化锰的电化学传感器.研究了通过纳米氧化锰颗粒增强的酶联免疫吸附反应信号（ELISA）放大策略检测微生物。通过类辣根过氧化酶性能的氧化锰纳米线，其介导的ELISA抗体功能化的纳米粒子结合到细菌细胞表面，检测SRB。..（3）基于磁性纳米粒子的传感器技术.探讨纳米氧化锰-磁性颗粒促进多巴胺的聚合过程，通过纳米颗粒增强的多巴胺聚合反应作为微生物检测的信号放大策略；研究万古霉素功能化的磁性纳米材料介导的石英晶体微天平快速检测SRB。..（4）基于SRB特征代谢产物的检测方法.基于SRB代谢的硫化物将氧化锌/硫化锌阵列转化的方法检测海洋环境中的硫酸盐还原菌；通过硫化物与氧化态的谷胱甘肽反应生成谷胱甘肽过硫化物，对半胱氨酸中残留的巯基进行攻击，有效的抑制蛋白酶的活性，检测SRB；将SRB代谢产生的硫离子分离生成硫化锌，并通过其光催化性质进行检测；通过金属离子沉淀SRB产生的硫化物，利用PSA法分析沉淀硫化物的金属离子含量，检测SRB。