海洋生物毒素是有毒赤潮藻類產(chǎn)生的一類小分子化合物，可通過食物鏈在生物體內(nèi)富集，對人類健康和環(huán)境安全造成很大威脅。本書是作者課題組十五年來研究成果的總結(jié)，介紹微納傳感技術(shù)在海洋生物毒素檢測中的應(yīng)用；闡述不同類型微納傳感器的檢測機(jī)理、開發(fā)過程、主要性能指標(biāo)，比較和分析優(yōu)缺點(diǎn)，探討重要應(yīng)用場景的最優(yōu)方案；最后，對其發(fā)展趨勢和潛在的應(yīng)用前景進(jìn)行展望。本書相關(guān)內(nèi)容可為微納傳感器的研發(fā)及應(yīng)用提供理論與技術(shù)支撐。
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國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，32071370、基于味蕾類器官和多模態(tài)集成芯片的仿生傳感器及其響應(yīng)機(jī)理研究
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 海洋生物毒素概述 1
1.1.1 腹瀉性貝類毒素 2
1.1.2 麻痹性貝類毒素 3
1.1.3 記憶喪失性貝類毒素 4
1.1.4 神經(jīng)性貝類毒素 5
1.1.5 其他海洋生物毒素 7
1.2 海洋生物毒素檢測技術(shù) 9
1.2.1 生物學(xué)檢測技術(shù) 9
1.2.2 化學(xué)檢測技術(shù) 10
1.3 微納傳感器在海洋生物毒素檢測的應(yīng)用 11
1.3.1 光學(xué)生物傳感器 12
1.3.2 電化學(xué)生物傳感器 14
1.3.3 電化學(xué)發(fā)光生物傳感器 15
1.3.4 場效應(yīng)晶體管生物傳感器 15
1.3.5 聲表面波生物傳感器 16
1.4 微納傳感器的發(fā)展趨勢 18
1.4.1 石英晶體微天平的發(fā)展趨勢 19
1.4.2 光尋址電位傳感器的發(fā)展趨勢 21
1.4.3 石墨相氮化碳的發(fā)展趨勢 23
參考文獻(xiàn) 24
第2章 電化學(xué)傳感器在海洋生物毒素檢測中的應(yīng)用 31
2.1 電化學(xué)檢測的基本原理 31
2.1.1 電化學(xué)電池及電極反應(yīng) 31
2.1.2 電化學(xué)檢測方法 32
2.2 基于 g-C3N4的電化學(xué)適配體傳感器在岡田酸檢測中的應(yīng)用 35
2.2.1 g-C3N4的合成和氨基化修飾 37
2.2.2 電化學(xué)適配體傳感器的構(gòu)建與表征 39
2.2.3 電化學(xué)傳感器的性能測試 41
iv 基于微納傳感器的海洋生物毒素檢測技術(shù)
2.2.4 貝肉樣品中岡田酸的檢測 42
2.3 基于 g-C3N4-Th的電化學(xué)適配體傳感器在岡田酸檢測中的應(yīng)用 43
2.3.1 功能化C3N4的合成 45
2.3.2 電化學(xué)適配體傳感器的構(gòu)建與表征 47
2.3.3 電化學(xué)傳感器的性能測試 49
2.3.4 貝肉樣品中岡田酸的檢測 51
參考文獻(xiàn) 51
第3章 細(xì)胞電子阻抗傳感器在海洋生物毒素檢測中的應(yīng)用 54
3.1 細(xì)胞電子阻抗傳感器檢測原理 55
3.1.1 細(xì)胞阻抗模型 55
3.1.2 細(xì)胞阻抗檢測原理 57
3.1.3 細(xì)胞阻抗芯片的設(shè)計(jì)加工 58
3.2 細(xì)胞電子阻抗傳感器在腹瀉性貝類毒素檢測中的應(yīng)用 59
3.2.1 細(xì)胞電子阻抗傳感器的構(gòu)建與優(yōu)化 60
3.2.2 海洋生物毒素對細(xì)胞形態(tài)的影響 61
3.2.3 細(xì)胞電子阻抗傳感器的性能測試 62
3.2.4 貝肉樣品中腹瀉性貝類毒素的檢測 66
3.3 細(xì)胞電子阻抗傳感器在麻痹性貝類毒素檢測中的應(yīng)用 67
3.3.1 細(xì)胞電子阻抗傳感器的構(gòu)建與優(yōu)化 69
3.3.2 海洋生物毒素對細(xì)胞形態(tài)的影響 70
3.3.3 細(xì)胞電子阻抗傳感器的性能測試 72
3.3.4 貝肉樣品中麻痹性貝類毒素的檢測 74
參考文獻(xiàn) 75
第4章 電解質(zhì)-絕緣層-半導(dǎo)體傳感器在海洋生物毒素檢測中的應(yīng)用 78
4.1 電解質(zhì)-絕緣層-半導(dǎo)體傳感器檢測原理 78
4.1.1 電化學(xué)雙電層 78
4.1.2 絕緣層的表面修飾 79
4.1.3 免標(biāo)記檢測帶電分子 81
4.2 PAH 修飾的EIS傳感器在石房蛤毒素檢測中的應(yīng)用 86
4.2.1 PAH 修飾的EIS傳感器的設(shè)計(jì)與加工 87
4.2.2 PAH 修飾的EIS傳感器的修飾與表征 87
4.2.3 PAH 修飾的EIS傳感器的性能測試 91
4.2.4 貝肉樣品中石房蛤毒素的檢測 96
4.3 PAMAM修飾的EIS傳感器在石房蛤毒素檢測中的應(yīng)用 97
4.3.1 PAMAM修飾的EIS傳感器的設(shè)計(jì)與加工 97
4.3.2 PAMAM 修飾的EIS傳感器的修飾與表征 98
4.3.3 PAMAM 修飾的EIS傳感器的性能測試 101
4.3.4 貝肉樣品中石房蛤毒素的檢測 104
參考文獻(xiàn) 105
第5章 光尋址電位傳感器在海洋生物毒素檢測中的應(yīng)用 108
5.1 光尋址電位傳感器檢測原理 108
5.1.1 半導(dǎo)體材料 109
5.1.2 光尋址電位傳感器的典型結(jié)構(gòu) 110
5.1.3 光尋址電位傳感器的檢測原理及模型 112
5.1.4 光尋址電位傳感器的測量模式 114
5.1.5 光尋址電位傳感器測量的時(shí)空分辨率 116
5.2 光尋址電位傳感器在岡田酸檢測中的應(yīng)用 118
5.2.1 光尋址電位傳感器的設(shè)計(jì)與加工 119
5.2.2 適配體傳感器的制備與表征 120
5.2.3 適配體傳感器的性能測試 124
5.2.4 貝肉樣品中岡田酸的檢測 125
參考文獻(xiàn) 126
第6章 石英晶體微天平器件在海洋生物毒素檢測中的應(yīng)用 132
6.1 石英晶體微天平檢測原理 132
6.1.1 石英晶體的壓電效應(yīng) 132
6.1.2 石英晶體微天平的工作原理 133
6.1.3 石英晶體微天平的應(yīng)用模型 135
6.2 石英晶體微天平器件在岡田酸檢測中的應(yīng)用 137
6.2.1 金納米顆粒的合成和修飾 137
6.2.2 石英晶體微天平器件的修飾和表征 139
6.2.3 石英晶體微天平傳感器的性能測試 141
6.2.4 貝肉樣品中岡田酸的檢測 144
參考文獻(xiàn) 145
第7章 聲表面波器件在海洋生物毒素檢測中的應(yīng)用 148
7.1 聲表面波檢測原理 148
7.1.1 聲表面波器件簡介 148
7.1.2 聲表面波的工作原理與類型 148
7.2 基于聲表面波器件的免疫傳感器在岡田酸檢測中的應(yīng)用 151
7.2.1 聲表面波器件的設(shè)計(jì)與加工 151
7.2.2 聲表面波傳感器檢測系統(tǒng) 153
vi 基于微納傳感器的海洋生物毒素檢測技術(shù)
7.2.3 免疫傳感器的構(gòu)建與表征 154
7.2.4 傳感器的性能測試 155
7.2.5 貝肉樣品中岡田酸的檢測 159
7.3 基于聲表面波器件的適配體傳感器在岡田酸檢測中的應(yīng)用 161
7.3.1 聲表面波器件的設(shè)計(jì)與加工 161
7.3.2 聲表面波傳感器檢測系統(tǒng) 163
7.3.3 適配體傳感器的構(gòu)建與表征 164
7.3.4 傳感器的性能測試 166
7.3.5 貝肉樣品中岡田酸的檢測 169
參考文獻(xiàn) 171
第8章 光學(xué)生物傳感器在海洋生物毒素檢測中的應(yīng)用 173
8.1 光學(xué)生物傳感器檢測原理 173
8.1.1 光學(xué)生物傳感器簡介 173
8.1.2 光學(xué)生物傳感器的分類和工作原理 174
8.2 便攜式智能高通量光學(xué)檢測系統(tǒng)開發(fā) 180
8.2.1 吸光度分析檢測技術(shù) 180
8.2.2 Bionic e-Eye總體設(shè)計(jì) 181
8.2.3 Bionic e-Eye硬件設(shè)計(jì) 181
8.2.4 Bionic e-Eye軟件設(shè)計(jì) 183
8.2.5 Bionic e-Eye的性能測試 185
8.3 Bionic e-Eye在岡田酸現(xiàn)場快速檢測中的應(yīng)用 186
8.3.1 岡田酸標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)定 188
8.3.2 岡田酸加標(biāo)回收 190
8.3.3 貝肉樣品檢測岡田酸 191
8.4 Bionic e-Eye在石房蛤毒素現(xiàn)場快速檢測中的應(yīng)用 191
8.4.1 石房蛤毒素標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)定 192
8.4.2 石房蛤毒素加標(biāo)回收 194
8.4.3 貝肉樣品檢測石房蛤毒素 195
參考文獻(xiàn) 196
第9章 總結(jié)與展望 202
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