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大肠杆菌是人和动物肠道中的常居菌,常随人及动物粪便一块排出,广泛传播于自然环境中,对水源造成污染。在卫生质量的评价和控制中,通常采用大肠杆菌作为指示菌来了解水体的受污染状况,从而评价其质量以保证卫生安全。因此,建立水体中大肠杆菌的快速检测方法,成为环境保护、饮水卫生、食品卫生和流行病学领域中最重要的研究对象之一。大肠杆菌的传统检测方法,如滤膜法,多管发酵法等,虽然结果比较准确,但是都存在着检测周期长、程序复杂、所需试剂繁多等缺点。目前,国内外研究人员已经发展一些新方法对大肠杆菌进行快速检测,主要包括酶底物法、聚合酶链法、免疫分析法、电化学方法、荧光法等。这些方法虽然缩短了检测时间,简化了检测流程,但是普遍降低了检测的灵敏度和选择性。因此亟需一种既快速,又能保持高灵敏度,高选择性的大肠杆菌检测方法。近年来,随着纳米科技的发展,纳米材料所特有的许多优异特性使其在分析化学中得到了越来越多的应用。本论文运用碳纳米管和磁性纳米颗粒等纳米材料制备了Tyr/MWNTs-Chit/GCE生物传感器和Tyr/Fe3O4 MNPs-CNTs/GCE生物传感器以快速检测大肠菌群,检测时间可控制在5 h之内,检测限低至10 cfu/mL。根据磁性纳米颗粒良好的生物兼容性的特点,又将生物功能化的磁性纳米颗粒（BMNPs）和三磷酸腺苷（ATP）生物发光法相结合发展了了一种灵敏、特异性的大肠杆菌快速检测方法,并应用于检测无菌牛奶中培养的大肠杆菌,可获得较低的检测限（20 cfu/mL）和较短的检测时间（约1 h）。论文主要包括以下几个部分:第一章绪论简要介绍了大肠杆菌的生物特性、致病性以及卫生标准。总结了检测大肠杆菌的传统方法以及酶底物法、聚合酶链反应技术、免疫检测技术和化学发光法等新方法。然后回顾了纳米材料的特性、制备和表征方法,并就纳米材料在快速检测大肠杆菌中的应用展开了讨论。第二章Tyr/MWNTs-Chit/GCE生物传感器的制备及其在快速检测大肠菌群中的应用基于多壁碳纳米管（MWNTs）-壳聚糖（Chit）复合物,制备了一种灵敏、稳定的酪氨酸酶（Tyr）生物传感器。由于MWNTs-Chit复合物良好的生物兼容性和电催化能力,Tyr/MWNTs-Chit/GCE生物传感器在苯酚的检测中具有高灵敏度（412 mA/M）,低检测限（5.0 nM）,较宽的线性范围(1.0×10-8-2.8×10-5M)以及良好的稳定性（10天后仍保持93%的活性）。把Tyr/MWNTs-Chit/GCE生物传感器进一步应用于大肠菌群的检测,大肠菌群在104-107cfu/mL范围内与电流响应成正比;经过5 h的培养,进一步降低大肠菌群的检测限至10 cfu/mL。第三章Tyr/Fe3O4 MNPs-CNTs/GCE生物传感器在流动注射法快速检测大肠菌群中的应用该文基于Fe3O4磁性纳米颗粒（MNPs）-碳纳米管（CNTs）复合物修饰电极制备了一种灵敏,稳定的酪氨酸酶（Tyr）生物传感器,并进一步应用于流动注射法（FIA）检测大肠菌群。CNTs表面包裹了带正电荷的聚二甲基二丙烯氯化铵（PDDA）,从而可以吸附带负电荷的Fe3O4 MNPs。制得的Fe3O4 MNPs-CNTs纳米复合物被修饰在光玻碳电极上,而Tyr则通过戊二醛交联在此修饰电极上。这种基底为保持Tyr的生物活性提供了良好的微环境,其中的CNTs还可以改善对苯酚的电化学检测。这种Tyr生物传感器在苯酚的检测中显示了较宽的线性范围(1.0×10-8-3.9×10-5M),较低的检测限(5.0×10-9M)和较高的灵敏度（516 mA/M）。而且,这种生物传感器与FIA系统联用可以用来检测以大肠杆菌（E.coli）为代表的大肠菌群。其原理是检测大肠菌群溶液中酶反应产物苯酚的浓度。在最优的实验条件下,FIA系统检测到的电流响应与细菌浓度呈在20到1×105cfu/mL范围内呈线性关系,其检测限低至10 cfu/mL,并且总检测时间可控制在4h之内。这种生物传感器-FIA检测系统可以应用于快速的自动临床诊断和水质分析。第四章结合生物功能化的磁性纳米颗粒和ATP生物发光法快速检测大肠杆菌该文将生物功能化的磁性纳米颗粒（BMNPs）和三磷酸腺苷（ATP）生物发光法相结合发展了了一种快速、灵敏、特异性的大肠杆菌快速检测方法。BMNPs是通过固定一种特异性大肠杆菌抗体在胺基功能化的磁性纳米颗粒表面（直径约20 nm）来制备的,用来捕获样品中的大肠杆菌。从透射电子显微镜（TEM）图像上可以看出BMNPs会吸附在整个大肠杆菌的表面,从而使大肠杆菌具有磁性,可以通过施加外部磁场很容易地从样品中分离出来。利用BMNPs分离出来的大肠杆菌的浓度可以通过ATP生物发光法测定。通过优化ATP生物发光法的检测条件提高了整个方法的灵敏度。此检测方法应用于检测无菌牛奶中培养的大肠杆菌可获得较低的检测限（20 cfu/mL）和较短的检测时间（约1 h）。第五章细菌快速分析仪的研制本章基于细菌的生物学特性以及电化学工作原理开发研制了细菌快速分析仪,仪器对细菌的检测具有快速、灵敏、准确等特点,不但可检测水体中细菌总量,而且还可检测水体中的大肠杆菌的浓度。饮用水中细菌总数的检测范围为1.0×102cfu/mL-1.0×105cfu/mL,检测限为100 cfu/mL;并且能在5个小时内检测水体中20cfu/mL-1.0×106cfu/mL的大肠杆菌,检测限为20 cfu/mL。该仪器体积小,携带方便,操作简便,性能稳定,且质量可靠。