基于Ru@SiO_2的微囊藻毒素电化学发光免疫传感器研究

本研究在玻碳电极(GCE)表面电沉积金纳米粒子(Au NPs),通过化学吸附将微囊藻毒素-(亮氨酸-精氨酸)(MC-LR)的单克隆抗体(anti-MC-LR)固定在电沉积了Au NPs的玻碳电极表面,以牛血清白蛋白(BSA)封闭非特异性吸附位点,制得免疫电极anti-MC-LR/Au NPs/GCE。采用微乳化法制备了掺杂三(2,2'-联二吡啶)钌(Ⅱ)配合物离子(Ru(bpy)2+3)的二氧化硅纳米粒子(Ru@SiO2),利用透射电镜和扫描电镜对所制备的纳米粒子进行表征。3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTS)进一步与Ru@SiO2反应,制得氨基功能化的Ru@SiO2,通过1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化辣根过氧化物酶标记的MC-LR(HRP-MC-LR),并使其与氨基功能化的Ru@SiO2偶联,制得MC-LR-Ru@SiO2。采用直接竞争模式,在标记物MC-LR-Ru@SiO2存在下,以三丙胺作为共反应物,利用电化学发光法(ECL)测定溶液中的微囊藻毒素,免疫反应完成后,电化学发光强度(I)随着MC-LR浓度的增大而减小,且在0.100~100μg/L范围内,电化学发光强度差值(ΔI)与游离的MC-LR浓度的对数呈良好线性关系,检出限为0.007μg/L。对实际水样进行了加标回收实验,回收率为95.5%~105%。     

直接进样-超高效液相色谱-三重四极杆质谱法同时快速测定水中12种微囊藻毒素和1种节球藻毒素

建立了超高效液相色谱-三重四极杆质谱快速检测水中12种微囊藻毒素(MCs)和1种节球藻毒素(NOD)的分析方法。水样经甲醇等体积稀释,聚醚砜(PES)滤膜过滤,滤液直接进样分析,以0.1%(v/v)甲酸乙腈溶液和0.2%(v/v)甲酸水溶液作为流动相进行梯度洗脱,采用ACQUITY UPLC BEH 300 C18柱(100 mm×2.1 mm,1.7μm)进行分离,在电喷雾正离子模式下以MRM方式进行检测,标准溶液外标法定量。方法的检出限为0.03~0.1μg/L,定量限为0.1~0.3μg/L。对自来水和河水样品进行加标回收试验,目标物的平均加标回收率为79.5%~123%,相对标准偏差为1.0%~20%(n=6)。该法简单、灵敏、准确,适用于水中12种微囊藻毒素和1种节球藻毒素的快速测定。     

激光诱导荧光光谱快速检测食源性致病菌

近年来,由微生物污染引起的食品安全问题对人类健康构成威胁。微生物的快速检测对食品安全具有重要意义。目前,微生物快速检测技术存在操作困难,成本高的不足。激光诱导荧光光谱(LIFS)具有灵敏度高、操作方便、设备相对便宜等优点,为微生物的快速检测提供了一种潜在技术。利用便携式405 nm激光激发三种常见食源性致病菌(粪肠球菌、鼠伤寒沙门氏菌和铜绿假单胞菌)的荧光,并利用微光纤光谱仪检测光谱。通过调节激光器功率(10～100 mW)得到粪肠球菌的荧光强度,验证了激光器功率(Power,P)与细菌荧光强度的关系,结果表明最佳激光器功率范围为50～80 mW。测量了在激光器功率P=50 mW时细菌样品的荧光光谱,并讨论了细菌种类和荧光光谱之间关系。结合文献分析粪肠球菌在528 nm处出现黄酮的荧光峰,铜绿假单胞菌中的原卟啉发射634 nm荧光峰。实验结果表明：(1)铜绿假单胞菌在634和703 nm处的荧光峰,可作为直接识别特征;(2)基于多元统计,将粪肠球菌和鼠伤寒沙门氏菌的光谱划分为9个特征区,采用动态聚类法得到粪肠球菌和鼠伤寒沙门氏菌的识别率均达到100%。结果表明,激光诱导荧光光谱法可有效检测铜绿假单胞菌、粪肠球菌和鼠伤寒沙门氏菌。相较于其他微生物快速检测技术,LIFS方法操作方便,检测速度快,识别率高,对食源性致病菌的快速检测具有重要的应用价值。     

铜绿微囊藻液中提取叶绿素a作为基准物用于荧光光度法测定叶绿素含量

用乙醇从铜绿微囊藻中提取叶绿素a并用分光光度法测得提取液中叶绿素a的质量浓度为1 902.5μg·L-1,以叶绿素a作为标准物质,用荧光光度法测定叶绿素含量。叶绿素a的质量浓度在30~1 800μg·L-1范围内与荧光强度呈线性关系。试验表明:该提取液在冰箱4℃条件下保存,5h内其荧光值的相对误差为±2.5%;在pH 3~9范围内应用时,荧光值的相对误差为±5.0%;在温度5℃~30℃范围中使用时,荧光值的相对误差为±3.0%,证明提取液的稳定性能满足使用要求。与叶绿素标准品同时测定了5个水样中的叶绿素含量,经t检验所得结果之间无显著差异,说明可用叶绿素a代替叶绿素标准品作为荧光光度法中的基准物质。     

负载型双金属铁钯纳米催化降解微囊藻毒素-LR

探讨膨润土负载双金属铁钯(B-Fe/Pd)纳米材料催化降解微囊藻毒素-LR(MC-LR)的效果和机理.结果表明,在5mgL-1的MC-LR溶液中加入0.1g的纳米B-Fe/Pd,初始pH为6.86,振荡速度为250rmin-1,温度为298K的条件下,经过180min后对MC-LR的降解效率达96.86%.降解溶液的UV-vis和HPLC结果表明,MC-LR在238nm的特征峰消失.通过SEM-EDS、XRD、FTIR和XPS技术对B-Fe/Pd降解前后的样品进行表征,结果显示,降解后纳米B-Fe/Pd中的Fe形成了Fe的氧化物与氢氧化物.降解过程的动力学拟合结果显示,B-Fe/Pd降解MC-LR符合伪一级动力学,活化能为12.77kJmol-1.根据降解、表征和动力学结果分析其反应机理,推断是MC-LR首先吸附在B-Fe/Pd颗粒表面,接着纳米铁与水反应产生的氢气在Pd的催化作用下产生大量的氢自由基,并与MC-LR发生链式还原反应,使得MC-LR中最具毒性的共轭双键断开而降解.     

蓝藻水华衍生的微囊藻毒素污染及其对水生生物的生态毒理学研究

富营养化导致的蓝藻水华频发,引发各种衍生物污染,严重时造成重大生态灾害事件,甚至危及人类健康。其中微囊藻毒素以其毒性大、分布广和结构稳定的特点,成为水环境中常见的潜在危害物质,它主要由微囊藻产生,是一类具有多种异构体的环状七肽物质。本文根据微囊藻毒素污染现状及其水生生态毒理学研究的最新研究进展,介绍了微囊藻毒素的理化性质及其产生、迁移和转化,在我国天然水体、水库源水和饮用水中的污染现状以及部分水产品中的微囊藻毒素累积情况,较全面地评述了微囊藻毒素的分子致毒机理以及对水生生态系统的重要组成成分--常见水生植物和鱼类的生态毒理学效应,并提出了该领域未来研究的主要方向。     

Zn(Ⅱ)金属有机骨架作为基质金属蛋白酶模拟物催化水解微囊藻毒素-LR

以3-氨基-1,2,4-三氮唑-5-羧酸（Hatz）和1,3,5-苯三甲酸（H₃btc）为配体,制备了模拟基质金属蛋白酶（MMPs）结构的纳米片状Zn（Ⅱ）金属有机骨架Zn-MOF-1-NS。Zn-MOF-1-NS能成功实现对微囊藻毒素（MC-LR）肽键的水解。在常温条件下,7.5 h内Zn-MOF-1-NS催化水解了82.6%的MC-LR（k=0.23 h^-1）,远高于目前报道的具有最高水解效率的菱铁矿（k=0.04 h^-1）。研究发现,在该体系中即使添加10倍剂量的腐殖酸,也不会显著阻碍MC-LR的水解,证明Zn-MOF-1-NS对MC-LR的水解具有显著的选择性。通过原位衰减全反射傅里叶变换红外光谱（in-situ ATR-FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）分析、理论计算以及与非羧基对应物的比较,发现Zn-MOF-1-NS表面Zn（Ⅱ）位点和羧基共同参与了MC-LR肽键的水解。     

藻类叶绿素荧光对除草剂生物毒性响应特性的研究

以蛋白核小球藻、铜绿微囊藻、斜生栅藻为敏感藻,研究了莠去津、敌稗、敌草隆、灭草松四种除草剂及其混合剂对藻类光合特性的影响规律,实验同时确定了三种微藻荧光对除草剂的最佳响应时间。实验结果表明,除草剂显著降低了藻细胞类囊体膜中光系统Ⅱ的最大光合效率(Fv/Fm)、实际光合效率(Y(Ⅱ))、绝对电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(qP),而非光化学猝灭系数(qN)呈现上升趋势,400 μg·L-1敌草隆使蛋白核小球藻Fv/Fm参数值下降了41%。实验选用的三种实验藻在四种除草剂单独和混合胁迫下均发生了不同程度的光抑制效应,表现出光合效率、电子传递速率、光合活性的降低和光保护能力的增强,藻类自身具有一定的光保护机制可以降低除草剂的影响。除草剂能够影响藻细胞叶绿素荧光强度,其中灭草松对蛋白核小球藻的影响最为显著,在400 μg·L-1灭草松影响下蛋白核小球藻的叶绿素荧光强度下降了44%。     

Chryseobaterium s p. S 7溶藻过程光谱学特性及机理研究

藻类的大量繁殖对饮用水源、养殖业、旅游业以及人类健康造成了极大的影响。溶藻细菌作为一种生物控制手段,在控制藻类爆发方面显示出了极大的潜力。课题组前期分离获得一株金黄杆菌属溶藻菌Chryseobaterium sp.S7,研究发现该菌株具有明显的溶藻作用,作用方式为通过分泌溶藻物质进行间接溶藻,为进一步揭示该菌的溶藻特征及机理,以铜绿微囊藻为目标藻种,运用UV-Vis,EEMs,FTIR和FCM技术,分析Chryseobaterium sp.S7溶藻过程的光谱特性。实验结论如下：将菌株发酵液与藻液共培养7 d,利用UV-Vis和EEMs技术对藻细胞Chla含量与PC荧光值变化趋势进行分析,结果显示：藻细胞Chla含量在第1 d便开始下降,表明在短时间内,细菌胞外溶藻物质便可快速作用于藻细胞,第7 d时Chla去除率为59.37%。藻细胞PC荧光值也呈现下降趋势,与Chla变化趋势表现为一致性,表明在溶藻过程中伴有Chla和PC的减少。FTIR分析结果显示：藻细胞结构中的C=O, C-H,O-H键分别在1 647,2 927和3 475~3 437 cm-1处的吸收峰强度明显减弱,表明藻细胞内的多糖物质和蛋白质结构可能被破坏,处于2 500~1 700 cm-1范围的若干小吸收峰则进一步表明藻细胞解体的现象。分别在共培养第3 d和第7 d时对藻液进行PI特异染色,应用FCM对藻细胞PI特异性荧光和Chla,PC自发荧光特性进行分析,结果显示,在细菌S7的溶藻过程中,藻细胞PI特异性荧光逐渐增强,Chla、PC自发荧光呈下降趋势、表明藻细胞膜、Chla、PC三者破坏程度在溶藻过程中具有紧密的内在联系和较高的一致性。溶藻过程中藻细胞表现为多种形式的损伤,且损伤处于动态变化过程中,由Q1（Q5）区细胞按顺序逐步向Q4（Q8）区细胞移动。推测Chryseobaterium sp.S7可能的溶藻过程为：细菌将溶藻活性物质释放到细胞外,溶藻活性物质通过破坏铜绿微囊藻细胞膜中的多糖和蛋白质的结构,增加膜的通透性,进一步破坏胞体内的Chla,PC和DNA/RNA等物质,使藻体裂解死亡,最终形成细胞碎片。通过对Chryseobaterium sp.S7溶藻过程藻细胞的光谱学特性的分析,初步揭示了Chryseobaterium sp.S7的溶藻机理,为微生物控藻及修复技术提供了理论依据。