生物被膜是细菌及其自身分泌的胞外聚合物组成的微生物群落,其形成是受多种机制共同调控的多阶段动态过程,具有较强的耐药性且难以清除,给医疗、食品等行业带来了巨大的威胁.近年来,生物被膜的相关研究领域备受关注,尤其是针对生物被膜的有效检测技术.本文在简要介绍生物被膜的特点、形成过程及群感效应对生物被膜的调控作用基础之上,总结了生物被膜常用的检测方法,重点针对电化学阻抗技术在生物被膜检测中的应用进行调研和讨论,并对基于微流控芯片的生物被膜电化学阻抗原位检测进行了综述和展望.

目的:开发一种适用于便携式睡眠监测设备的电极,并对该电极监测到的眼动图(electrooculogram,EOG)和脑电图(electroencephalography,EEG)信号结果进行验证.方法:通过微机电系统(microelectromechanical systems,MEMS)技术制备柔性电极,其中电极为金/铬双层结构,柔性衬底采用具有良好生物兼容性的聚对二甲苯(parylene).电极被设计并制作成网状结构,使得下层的胶带能更有效地与皮肤贴合,降低与皮肤的接触阻抗.在电极制作完成后,使用CHI660E电化学工作站对电极的交流阻抗特性进行测试,此外,将电极连接到包含生物信号采集和数字化处理专用芯片的无线信号采集套件,采集志愿者眼周不同位点、不同方向眼动的电信号,并对眼动信号的信噪比进行分析.最后使用标准多导睡眠监测仪来对比皮肤贴电极和金杯电极采集脑电信号时的噪声幅度.结果:皮肤贴电极在小于100 Hz交流电范围的阻抗为4～ 13 kΩ,使用皮肤贴电极可以采集到不同方向眼动的眼电信号,皮肤贴电极采集到的脑电信号噪声幅度低于金杯电极采集到的脑电信号噪声幅度.结论:皮肤贴电极可以作为开发适用于便携式睡眠监测设备中眼动电信号和脑电信号监测的备选电极.

目的 体外研究比较生物活性玻璃与其他两种脱敏剂治疗牙本质过敏症的长期效果.方法 体外制备50例牙本质盘样本,随机分为5组(N=10).组1、2、3、4分别用生物活性玻璃、冷酸灵、高露洁抗敏和蒸馏水每天两次处理2分钟;组5为对照组.随后将样本浸入咖啡和纯可乐中5分钟.每周使用电化学阻抗仪检测牙本质渗透性.采用双因素方差分析和post hoc检验进行统计学分析.采用原子力显微镜和扫描电镜观察样本表面微形态改变.结果三种脱敏剂在1个月内均降低牙本质的渗透性并不同程度封闭牙本质小管.Post hoc LSD分析表明生物活性玻璃与冷酸灵相比能显著降低牙本质的渗透性(P＜0.05),与高露洁抗敏无统计学差异(P=0.324).结论 三种脱敏剂都能在1个月内不同程度封闭牙本质小管、降低渗透性,生物活性玻璃和高露洁抗敏效果最佳.此外,生物活性玻璃类脱敏剂能快速起效.

背景:镍钛根管锉是根管治疗的主要工具,其腐蚀性能是影响器械正常使用的重要因素.因此,研究镍钛根管锉的耐腐蚀性能具有重要临床意义.目的:评价M3镍钛根管锉(M2型)经次氯酸钠溶液浸泡和高压蒸汽灭菌后的耐腐蚀性能和抗疲劳折断能力.方法:将75支M3镍钛根管锉分5组,每组15支:A组,未经任何处理,作为空白对照;B组,5.25%次氯酸钠溶液浸泡工作刃10 min,重复5次;C组,高压蒸汽灭菌处理5次;D组,先使用5.25%次氯酸钠溶液浸泡工作刃10 min,再行高压蒸汽灭菌处理,此过程重复5遍;E组,先使用5.25%次氯酸钠溶液浸泡工作刃10 min,再行高压蒸汽灭菌处理10遍.检测各组处理后的抗疲劳折断能力和耐腐蚀性能(极化阻力值、电化学阻抗及与极化曲线).结果与结论:①抗疲劳折断能力:各组折断前的旋转数无差异;②极化阻力值:E 组极化阻力值最高,相比A组高出两个数量级;B组、D组极化阻力值与A组比较有所提高;C组与A组极化阻力值在同一数量级;③电化学阻抗:E组电化学阻抗最高,B组、D组电化学阻抗与A组比较有所提高,C组和A组电化学阻抗在同一数量级;④极化曲线:5 组均呈现出一定的钝化特性,A 组钝化最不明显,E 组钝化区明显,C 和 D曲线相接近,B 表现出比较正的腐蚀电位;⑤结果表明:高压蒸汽灭菌和 5.25%次氯酸钠溶液不会影响 M3镍钛根管锉的抗疲劳折断能力,但高压蒸汽灭菌联合5.25%次氯酸钠溶液能增强其耐腐蚀能力.

目的 构建基于石墨烯(GR)和壳聚糖(CHI)复合膜的电化学传感器对尿酸进行检测和研究.方法 通过扫描电子显微镜对石墨烯进行形貌分析;采用循环伏安法、差分脉冲伏安法和交流阻抗法等来研究尿酸在石墨烯/壳聚糖修饰的玻碳电极上的电化学行为,并评估其检测性能.采集2017年9月24日三名实验人员的晨尿,用构建的传感器来对生物样本进行检测.结果 扫描电子显微镜下石墨烯呈片层结构.GR/CHI复合膜构建的电化学传感器测定6～600μmol/L尿酸时具有良好的线性关系(R 2=0.9934),检测限为0.33μmol/L(S/N=3);同时讨论了扫描速度、修饰量、pH及干扰物对尿酸测定的电化学行为的影响.尿酸的加标回收率在97.5％～101.3％之间.结论 该传感器生产简单,特异度好,稳定性高,可用于实际尿酸样品的检测,为临床尿酸测定提供了新的应用前景.

目的 建立一种基于导电聚吡咯和纳米金复合电极的牙周细菌检测电化学免疫传感器.方法 通过电化学聚合方法,在金叉指微电极表面修饰聚吡咯阵列/纳米金颗粒;在修饰微电极表面固定牙龈卟啉单胞菌多抗;利用扫描电镜和拉曼光谱对电极表面修饰过程进行表征;通过阻抗-细菌浓度函数关系分析传感器的线性检测范围和重现性.结果 恒电流法在金叉指电极表面成功获得聚吡咯纳米线,平均直径约80 nm;聚合电流密度10 μA,聚合时间10 min;循环伏安法在聚吡咯表面成功沉积纳米金颗粒,循环电压从-0.1到1.5V,循环速度50 mV/s,循环10次;传感器线性检测范围为103-109 cells/ml,重现性好,检测时间在1h内.结论 基于导电聚吡咯和纳米金复合电极的牙周细菌检测微传感器在一定范围内能够用于牙龈卟啉单胞菌的快速量化.

目的 采用支持向量回归方法,构建金电极上覆盖生物膜的模型.方法 对裸金电极、NC膜-金电极、蛋白-NC膜-金电极3种结构进行电化学阻抗测试,依据其对应的等效电路进行拟合及关键参数提取.利用主成分分析方法选取了信息总量和80％的前4个参数Rs,CPE-P,CPE-T,R1,并以这4个参数为输入,以电极直径为预测值,建立了电极直径的支持向量回归预测模型.结果 3组实验的预测结果都与实验结果 吻合,平均预测率为82.43％,并采用PC12细胞进行了初步验证.结论 基于支持向量回归的生物膜-电极阻抗模型,可对不同直径电极的活化面积预测,对其它生物膜如细胞等在电极上的有效贴附面积和培养状况的量化检测提出定量分析依据.

目的 研究口腔含氟环境对钛表面氧化膜特性及其腐蚀行为的影响.方法 将纯钛试件浸泡于不同氟浓度的人工唾液中,以无氟人工唾液为对照组.收集浸泡7 d的试件与浸泡液,采用X射线光电子能谱(XPS)分析钛表面氧化膜组成;采用电化学阻抗谱(EIS)检测各组人工唾液中纯钛试件的腐蚀行为特征;采用电感耦合-等离子体发射光谱仪(ICP-OES)检测各组浸泡液中的钛离子释放量.结果 XPS广谱分析显示,钛表面的钛和氧元素含量随氟浓度的增加而逐渐降低,氟元素含量则相应增加;XPS高像素谱分析显示,钛表面的二氧化钛含量随氟浓度的增加而逐渐降低.EIS测试获得的奈奎斯特图(Nyquist)、波特相位图以及等效电路拟合数据显示,钛表面氧化膜的腐蚀阻抗随着氟浓度的增加而逐渐减小,钛腐蚀行为逐渐增强.ICP-OES检测发现,随着氟浓度的增加,钛离子释放量显著增加.结论 口腔含氟环境能破坏钛表面氧化膜,加速钛腐蚀行为,进而引发钛离子释放,且该效应随氟浓度的增加而加剧.

目的:探讨微弧氧化和溶胶凝胶复合膜层对提高医用钛合金耐蚀性能的作用,以应对医用钛合金需求的增长.方法:利用微弧氧化技术和溶胶凝胶两种表面改性方法,对钛合金表面进行处理,利用扫描电子显微镜(SEM)对钛合金、微弧氧化陶瓷层及复合膜层3种试样表面形貌进行耐蚀性能分析.结果:经微弧氧化处理后的膜层表面存在大量的微孔;再经过溶胶凝胶复合处理后,膜层表面的微孔完全被覆盖且较为平整.经电化学工作站分析,复合膜层动电位极化曲线的腐蚀电流密度为6.77×10-7,相比于钛合金和微弧氧化陶瓷层降低了两个数量级,即钛合金和微弧氧化陶瓷层的腐蚀电流密度分别为9.28×10-5 mA/cm2和1.45×10-5 mA/cm2.阻抗谱图显示,复合膜层和钛合金的低频阻抗值分别为362160Ω和46833Ω,即复合膜层相比于钛合金的低频阻值提高了一个数量级.结论:在钛合金、微弧氧化陶瓷层及复合膜层3种试样的耐蚀性能分析结果中,复合膜层的耐蚀性能具有大幅度提高.

目的 制备聚L-缬氨酸(L-Val))修饰电极,并用于自来水中锌离子和镉离子的快速测定.方法 于pH值为5.5的Na2HPO4-NaH2PO4缓冲液中,用循环伏安法(CV)将L-Val电聚合修饰至玻碳电极(GCE)表面,制得聚L-缬氨酸修饰电极(PL-Val/GCE),并用CV法、电化学阻抗法(ESI)对制备的电极性能进行表征.将PL-Val/GCE作为工作电极,建立了差分脉冲伏安法(DPV)测定水中痕量的Zn2+和Cd2+.结果 在最佳的条件下,Zn2+和Cd2+的氧化峰电位分别为-1.184 V和-0.872 V.Zn2+峰电流在(5.0 ×10-9 ～2.0×10-5)mol/L的浓度与其浓度呈良好线性关系,Cd2+峰电流在(5.0×10-9～1.5×10-7) mol/L和(2.5×10-7 ～1.0×10-5)mol/L的浓度与其浓度呈良好线性关系.Zn2+和Cd2+的检测限均为2.0×10-9 mol/L.Zn2+和Cd2+在自来水样品中的平均回收率在90.0％～105.8％;连续平行测定3次RSD均＜4.4％.结论 该方法灵敏度高、检测速度快、准确性高,适用于自来水中的Zn2+和Cd2+的测定.