“毒性”做为衡量水体污染的一项综合性生物学指标，备受关注。传统的“毒性”直接测试法和近期的发光微生物检测法都不能满足实际需求，迄今国内外尚无快速反映水体真实“毒性”的方法及仪器。本项目针对上述问题建立了采用活性污泥、大肠杆菌作为传感物质，利用Fe(CN)63-作为媒介体检测水体总毒性的方法。工作原理是健康的菌体细胞发生呼吸作用会伴随氧化还原反应，有电子的转移，通过铁氰化钾这种人工媒介体在反应过程中截获电子，转化为还原态物质亚铁氰化钾，从而实现电子在菌体细胞与电极表面之间的传递。然后在一定的电极电位下，利用三电极体系计时电流法来检测电流信号。在相同的大肠杆菌菌体数目的条件下，当毒性物质存在时，菌体受到侵害，大肠杆菌正常的呼吸过程受到不同程度的抑制，呼吸过程中的电子转移数目减少，转化的亚铁氰化钾的量变少，进而表现为电流强度的变化。毒性物质的毒性越大，电流值越小。采用电化学方法制备出ITO阵列电极，为得到可寻址的全细胞阵列芯片奠定基础。系统研究了微流控芯片对溶液混合的影响。此外还制备出纳米材料修饰电极、量子点试纸用于水中农药残留检测。 研究内容主要有以下几个方面：A. 微生物的选择和微生物固定方法研究；B. 考察多种人工媒介体的生物催化行为；C. 阵列芯片的可控制备；D. 构建全细胞阵列芯片电化学媒介传感检测平台；E. 对典型毒性物质和实际水体的总毒性进行检测；F. 毒性物质对生物膜作用机理的研究。 总体目标为：建立一种用于水体总毒性快速、灵敏、低成本检测的全系版阵列芯片电化学媒介传感方法。本方法以全细胞阵列芯片作为毒性检测平台，结合电化学媒介传感毒性测试方法，以期达到对水体总毒性全面和真实的检测。这种新方法的建立能够有效克服传统电化学媒介传感方法样品测试时间长、电极污染以及检测结果重现性差等问题，实现对微生物和毒性物质的作用进行实施检测，适合现场毒性的灵敏、快速检测，提供水体样品毒性的真实信息。发表论文23篇，其中部分为高水平SCI论文，申请国家专利4项。

哈尔滨工业大学

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