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,对水资源造成污染。大部分大肠杆菌没有致病性,但是部分能产生肠毒素,导致人体肠胃炎等疾病。特别是0157型的大肠杆菌会引起腹泻、出血性大肠炎和溶血尿毒症等疾病。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。因此研究发展一种既快速,又能保持高灵敏度、高选择性的大肠杆菌检测方法成了专家学者的重点研究方向。本文将纳米技术、生物技术与电化学分析技术三者有机结合,运用多壁碳纳米管(MWNTs)和磁性纳米颗粒等纳米材料制备了MWNTs/Nafion生物传感器以快速检测大肠菌群,检测时间可控制在5h之内,检测限低至10 cfu/mL。根据纳米颗粒良好的生物兼容性,又将生物功能化的Au纳米标记物和CdS纳米标记物与免疫磁珠技术相结合发展了一种快速、灵敏、特异性的大肠杆菌快速检测方法,可获得较低的检测限(30 cfu/mL)和较短的检测时间(约2h)。论文主要包括以下四个部分：第一章绪论本章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MWNTs/Nafion生物传感器的制备及其在快速检测大肠杆菌中的应用本章制备了多壁碳纳米管(MWNTs)/Nafion复合膜修饰玻碳电极,从而实现对大肠杆菌的快速安培检测。由于Nafion具有阳离子交换能力以及MWNTs的电催化能力,从而使MWNTs/Nafion修饰电极提高了对氨基酚(PAP)的检测灵敏度；对大肠杆菌进行浓缩和预培养可以进一步提高其检测灵敏度。该修饰电极能在5小时内检测出10-104 cfo/mL的大肠杆菌,而且MWNTs/Nafion修饰电极很容易制备,电极表面可以实现再生。此外,对实际水样进行测定,结果与平板技术法相比较,具有良好的一致性。第三章Au纳米标记物增强电化学免疫分析大肠杆菌的研究本章在Au纳米颗粒表面修饰辣根过氧化酶(HRP)标记的大肠杆菌抗体从而制备了一种新型的Au纳米标记物,并将该纳米标记物应用于增强电化学免疫分析大肠杆菌。经酶联免疫反应后,Au纳米标记物、免疫磁性颗粒(IMB)和大肠杆菌形成了IMB/抗体-大肠杆菌-Au纳米标记物的三明治式免疫复合物。以3,3,5,5-四甲基联苯二胺(TMB)溶液作为底物,采用电化学与流动注射检测(FIA)相结合的技术测定HRP的活性。检测到的电流大小与免疫复合物上HRP的量成正比,从而与大肠杆菌的浓度成正比。Au纳米颗粒增加HRP的负载量,增强了电化学信号,大大提高了大肠杆菌的检测灵敏度。实验结果表明,大肠杆菌浓度在1.0×102-5.0×104cfu/mL范围内与电流大小成线性相关,最低检测限达50 cfu/mL,总的分析时间比其他方法短,在1h内就能完成对大肠杆菌的快速检测。第四章基于CdS纳米标记物磁性电化学免疫测定水体中的大肠杆菌本章发展了一种磁性分离技术与电化学免疫检测技术相结合快速检测水体中大肠杆菌浓度的方法。本方法把免疫磁性颗粒(IMB)用于捕获和分离大肠杆菌,半导体纳米粒子CdS量子点(QDs)通过交联反应与大肠杆菌抗体相结合制备成CdS纳米标记物,并将该纳米标记物应用于增强电化学免疫检测水体中的大肠杆菌。经过酶联免疫反应,CdS纳米标记物、免疫磁性颗粒(IMB)和大肠杆菌形成了IMB/抗体-大肠杆菌-CdS纳米标记物的三明治式免疫复合物。然后用电化学方波伏安法(SWV)痕量测定从免疫复合物上检测从酸洗下来的Cd离子。检测到的电流大小与免疫复合物上Cd浓度的量成正比,从而与大肠杆菌的浓度成正比。用这种基于CdS纳米标记物磁性电化学免疫分析的方法,减小了非特异性吸附,并大大增强电化学信号,从而提高了大肠杆菌的检测灵敏度。实验结果表明,大肠杆菌浓度在5.0×101-1.0×105 cfu/mL范围内与电流大小成线性相关,最低检测限达30 cfu/mL。本方法在2h内就能完成对大肠杆菌样品的快速检测。