智能激光扫描共聚焦显微镜的设计及其在微生物分析中的应用

摘要

本论文共分为六个部分。对近二十年来的微生物分析手段进行了综述，基于激光扫描共聚焦显微镜技术，设计了一套用于微生物研究的自动化分析手段，提出了一种微生物记数的数据修约算法，并分别探讨了它们的应用。 第一部分本节对不同的微生物分析手段展开了评述，包括直接检测法、菌落计数法、最可能数法、浊度法和电化学方法，并对一些新兴的技术在该领域中的应用作了讨论。包括荧光标记技术、激光扫描共聚焦显微镜、图象处理技术等，此外，针对现今的抗菌研究热点，简要论述了介孔TiO2光催化原理及其在抗菌研究中的应用。 第二部分在本节工作中，基于激光扫描共聚焦显微镜技术，针对微生物分析的需要，开发了一种新的微生物自动分析技术，并将这一技术命名为“智能激光扫描共聚焦显微镜”(IntelligentConfocalLaserScanningMicroscopy,ICLSM)，该技术主要包括3个方面：微生物的荧光标记、微生物的激光扫描共聚焦成像以及激光扫描共聚焦图象的信息提取与修约。同时，针对细菌的分布特点，结合ICLSM技术，对传统的权重平均法加以改进与简化，提出了一种新的数据修约方法，该算法兼顾了数据的平均值和分布情况。相对于普通的算术平均法，该算法可以提供更具代表性的细菌浓度值。 第三部分微生物活性的定量分析，是评价抗菌材料性能的常用手段，在本节工作中，我们利用ICLSM技术，研究了介孔结构TiO2膜的抗菌性能。通过实验对比证明，ICLSM技术的精确性、便捷性、可靠性与兼容性均要优于传统的平板记数法。 第四部分本章工作中，利用ICLSM技术，我们通过介孔Ag/TiO2材料与其他材料的对比实验，研究了Ag/TiO2在不同条件下的抗菌活性，为深入探讨沉积的纳米银颗粒与TiO2各自在抗菌反应所起的作用，我们分别选择普通大肠杆菌株与耐银大肠杆菌株进行抗菌实验，并综合实验现象，探讨介孔Ag/TiO2材料的复合抗菌机理。 第五部分本章工作尝试通过ICLSM代替人工获取细菌的特征参数，结合SPSS统计软件，对2000个乳酸菌的面积分布形式，以图表的方式加以描述，结果令人满意。 第六部分本章工作中，我们通过ICLSM，选择青霉素和链霉素为模型，从细菌生长动力学过程的角度，分别对这两种常见抗生素在乳酸菌发酵过程中的影响做了较为具体的研究，并综合实验结果，推测其内在机理。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

主要仪器

英文缩写一览表

第一部分微生物分析方法的研究进展

第二部分智能激光扫描共聚焦显微镜的设计

第三部分介孔结构TiO2光触媒材料的抗菌性能研究

第四部分介孔结构Ag/TiO2复合薄膜的抗菌性能及其机理的研究

第五部分激光共聚焦显微镜结合电子眼技术测定细菌的形态参数

第六部分两种常见抗生素残留对乳酸菌发酵的影响

作者已发表和待发表的论文

致谢