Name: foodborne pathogen screening using magneto-fluorescent nanosensor: rapid detection of e. coli o157:h7
Uploaded: 2017-09-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Foodborne Pathogen Screening Using Magneto-fluorescent Nanosensor: Rapid Detection of E. Coli O157:H7 at JoVE.com

이 작품은 K-INBRE P20GM103418, 캔자스 콩 위원회 (KSC/PSU 1663), ACS PRF 56629-UNI7와 PSU 폴리머 화학 시작 기금, SS에 모두에 의해 지원 됩니다. 우리는 비디오와 그의 뛰어난 작품에 대 한 대학 동영상을, 씨 야 곱 Anselmi, 감사합니다. 우리는 또한 감사 로저 주었는지 씨와 부인 Katha 주었는지 연구에 대 한 그들의 관대 한 지원에 대 한.

1. 합성 및 다중 파라미터 자기 형광 Nanosensors (MFnS)의 기능화.
<ol><li>합성 superparamagnetic 산화 철 나노 입자 (IONPs) <ol>IONP 합성에 대 한 준비가 <li>준비 다음 3 솔루션: 솔루션 1: FeCl 3 (0.70 g) FeCl 2에서 H 2 O (2 mL), 솔루션 2: NH 4 오 (2.0 mL, 13.4 M) H 2 O (15 mL), 및 솔루션 3: polyacrylic 산 (0.855 g) H 2 O (5 mL).</li>
		<li>는 솔루션 1 2 M 염 산 (HCl)의 90 µ L을 추가 하 고 즉시 875 rpm에서 vortexing 동안 솔루션 2와 혼합. 그런 다음 추가 솔루션 3. 60 분에 대 한 vortexing 계속</li>
		<li>1,620 x g.에서 20 분 동안 원심 분리기 원심 2880 x g.에서 20 분 동안 상쾌한</li>
		<li>정화 투 통해 최종 상쾌한. 투 석의 가방에는 상쾌한 추가 (MWCO 6 &#8722; 8 K) 버퍼링 하는 인산 염 (PBS)를 포함 하는 비 커에 (pH = 7.4)와 스핀 바. 모든 2 3 h. 신선한 버퍼 교체 12 h 동안 담가 보자</li>
	</ol></li> <li>IONPs의 표면에 항 체 특정 대상의 활용 <ol><li>준비 하는 다음 4 개의 솔루션: 솔루션 a: 5 mg 1-에틸-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide 염 산 염 (EDC) 250 µ L MES에에서 [2-(N- morpholino) ethanesulfonic 산] 버퍼 (0.1 m M, pH 6.8 =), MES 버퍼의 250 µ L에서 솔루션 b: 3 mg N Hydroxysuccinimide (NHS)의 (0.1 m M, pH 6.8 =), 솔루션 c: 5 µ g IgG1, 대장균 mAb의 인산 염 버퍼 식 염 수 (PBS) (pH 7.4)의 225 µ L의 그리고 IONP의 솔루션 d: 4 mL (5.0 m m o l) 1 ml의 PBS (pH 7.4).</li>
		<li>추가 2-(N-Morpholino) ethanesulfonic 산 (MES) 솔루션, 버퍼 즉시 추가할 솔루션 솔루션 D 15에서 작은 단위로 혼합 각 추가 후에 해결책을 반전 하는 s.</li>
		<li>즉시 3 분 동안 조금씩에서 솔루션 d 솔루션 B를 추가 하기 시작 합니다. 각 추가 후에 해결책을 반전 하 여 믹스.</li>
		<li>솔루션 혼합 각 추가 후 반전 5 µ L의 단위로 솔루션 솔루션 C 추가.</li>
		<li>반응 실 온에서 3 h 동안 계속 계속는 외피 4 ° C에서 하룻밤 허용.</li>
		<li>정화 PBS를 사용 하 여 자기 열 통해 결과 Ab 활용 된 IONPs (pH 7.4, 최종 [Fe] = = 3.5 mmol) 어떤 결합형된 항 체를 제거 하.
		<li>PBS (1 mL)와 자기 열 세척 <ol>. 자기 접시에 열을 연결 하 고 IONP 해결책을 추가 하십시오.</li>
			<li>다시 PBS (1 mL)와 자기 열 세척. 자석 접시에서 자기 열을 제거 합니다. PBS는 열을 추가 하 고 솔루션을 수집 합니다. 4 ° C에서 저장소</li></ol></li></ol></li> <li>형광등 1, 1의 캡슐 &#39;-Dioctadecyl-3,3,3 &#39; 3, &#39;-Tetramethylindocarbocyanine 과염소산염 (DiI) 염료를 사용 하 여 항 체 활용 된 IONPs의 polyacrylic 산 (PAA) 코팅에는 용 매 확산 방법입니다.
	<ol><li>Dropwise 2.0 추가 IONPs의 4 ml, DiI 염료 (2 mmol) 1100 rpm에서 연속 혼합과 DMSO의 100 µ L의 µ L.</li>
		<li>PBS, [철]의 최종 철 농도와 최종 MFnS 솔루션을 만들기에 대 한 결과 솔루션 (MWCO 6-8 KDa, 12 h) dialyze = 2 mmol.</li>
	</ol></li> <li>특성의 MFnS <ol><li>spectrophotometric 분석를 사용 하 여 플레이트 리더 595에서 형광 방출으로 캡슐화 된 DiI 염료 검출 nM.</li>
		<li>동적 빛 산란 <ol><li>장소 샘플 MFnS 솔루션의 평균 크기는 MFnS의 표면 충전 확인 하 zetasizer. 
			참고: 여기, 평균 크기와 기능 MFnS의 표면 충전 했다 발견 77.09 및-22.3 mV, 각각.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 2. 세균성 Culturing 및 재고 솔루션 준비 <ol><li>세균 배양 <ol><li>영양 국물의 1 mL에 동결된 펠 릿 (대장균 O157:H7)를 수 화와 국물의 추가 5 mL를 추가 합니다.</li>
		<li>한 천 배지 및 행진을이 솔루션의 적용 100 µ L 24 h. 위해 37 ° C에 외피 다음 살 균 접종 루프를 사용 하 여</li>
		<li>후 24 h, 한 천 배지에서 고립 된 식민지 선택한 문화 국물의 15 mL를 추가 합니다. 광학 밀도 값을 모니터링 하는 동안 4-6 h 37 ° C에서 품 어 (흡 광도 600 nm).</li>
		<li>0.1의 광학 밀도 값을 얻은 배양, 중지 하 고 수행 하는 직렬 희석.</li>
	</ol></li> <li>직렬 희석 <ol><li>8 살 균 microcentrifuge 튜브 영양 국물의 추가 900 µ L.</li>
		<li>첫 번째 튜브 (희석 10 -1)에 세균 현 탁 액의 추가 100 µ L.</li>
		<li>걸릴 100 µ L 처음부터 튜브와 10 -2의 희석을 얻기 위해 두 번째 그것을 추가 합니다. 10 -8의 마지막 희석 끝나는 나머지 튜브에 대 한이 패턴을 계속.</li>
		<li>전송 100 µ L에서 각 튜브를 분리 한 천 배지, 그리고 37에서 24 h에 대 한 품 어 ° c.</li>
		<li>다음 날, 각 접시에 단위 (CFUs)를 형성 하는 식민지를 계산 합니다. ~ 100 CFUs와 플레이트를 선택 합니다. 해당 희석을 사용 하 여 추가 실험을 위한 (100 µ L = 100 ~ CFUs). 
		참고: 여기 그것은 귀착되 었 다 ~ 100 CFUs 10 -6 희석.</li>
	</ol></li></ol> 3. MFnS를 사용 하 여 급속 한 탐지의 E. 대장균 O157:H7 <ol><li>스파이크 1-100에서 CFU 범위 결과 10 -6 세균성 주식 양의 증가 함께 다양 한 PBS 솔루션 (1 X, pH 7.4, 300 µ L). MFnS의 일관 된 금액을 추가 (100 µ L) 이러한 솔루션을.</li>
	<li>PBS (1 X, pH 7.4, 300 µ L)만 포함 한 초기 솔루션 및 MFnS (100 µ L).</li>
	<li>37 ° C에서 30 분에 대 한 솔루션을 품 어 하 고 실내 온도에 냉각 하도록 허용 다음.</li>
	<li>자석 relaxometer (0.47 테슬라)와 휴식 시간 (T2) 각 솔루션에는 CFUs에 상대적인 레코드 변경 전송 개별 솔루션.
	<li>T2 값에 변화를 기록, PBS와 MFnS 포함 된 기준 솔루션의 T2 값을 측정 하 여 시작 <ol>.
		<li>장소는 자석에서 솔루션 <ol>relaxometer. 열고 해당 소프트웨어를 선택 합니다 &#34; T2 이완 &#34; 설정 및 프레스 &#34; 측정. &#34;</li></ol></li> <li>T2 값 추가 솔루션을 다양 한 아군은의 측정 다음 T2, 기준선의 컬렉션 박테리아의 농도. 
		참고: t 2에서 변화는 초기 아군 t2에서 감 t 2.</li>
	</ol></li> <li>자석 relaxometer에서 샘플을 제거 하 고 10 분을 위한 2880 x g에서 튜브 원심</li>
	<li>는 상쾌한 가만히 따르다와 100 µ L의 PBS (1 X, pH 7.4)에 세균성 펠 릿 resuspend.</li>
	<li>추가 80 µ L 96 잘 접시와 595에서 레코드 형광 강도를 각 물의 resuspension의 nM. 
	참고: 테스트 반복 될 수 있다 결과 섹션에 설명 된 대로 호수 물, 우유 등을 포함 한 다른 용 매를 사용 하 여</li></ol>

<ol>
	<li>Law, J. W., Ab Mutalib, N. S., Chan, K. G., Lee, L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+methods+for+the+detection+of+foodborne+bacterial+pathogens:+principles,+applications,+advantages+and+limitations.">Rapid methods for the detection of foodborne bacterial pathogens: principles, applications, advantages and limitations.</a> Front Microbiol. 5, 770 (2014).</li><li>Pandey, P. K., Kass, P. H., Soupir, M. L., Biswas, S., Singh, V. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contamination+of+water+resources+by+pathogenic+bacteria.">Contamination of water resources by pathogenic bacteria.</a> AMB Express. 4, 51 (2014).</li><li>Zhao, X., Lin, C. W., Wang, J., Oh, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+rapid+detection+methods+for+foodborne+pathogens.">Advances in rapid detection methods for foodborne pathogens.</a> J Microbiol Biotechnol. 24 (3), 297-312 (2014).</li><li>Heithoff, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraspecies+variation+in+the+emergence+of+hyperinfectious+bacterial+strains+in+nature.">Intraspecies variation in the emergence of hyperinfectious bacterial strains in nature.</a> PLoS Pathog. 8 (4), e1002647 (2012).</li><li>Ishii, S., Sadowsky, M. 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M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Specific+recognition+of+influenza+A/H1N1/2009+antibodies+in+human+serum:+a+simple+virus-free+ELISA+method.">Specific recognition of influenza A/H1N1/2009 antibodies in human serum: a simple virus-free ELISA method.</a> PLoS One. 5 (4), e10176 (2010).</li><li>Huang, C. J., Dostalek, J., Sessitsch, A., Knoll, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-range+surface+plasmon-enhanced+fluorescence+spectroscopy+biosensor+for+ultrasensitive+detection+of+E.+coli+O157:H7.">Long-range surface plasmon-enhanced fluorescence spectroscopy biosensor for ultrasensitive detection of E. coli O157:H7.</a> Anal Chem. 83 (3), 674-677 (2011).</li><li>Zhang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+visual+detection+of+highly+pathogenic+Streptococcus+suis+serotype+2+isolates+by+use+of+loop-mediated+isothermal+amplification.">Rapid visual detection of highly pathogenic Streptococcus suis serotype 2 isolates by use of loop-mediated isothermal amplification.</a> J Clin Microbiol. 51 (10), 3250-3256 (2013).</li><li>Han, F., Wang, F., Ge, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detecting+potentially+virulent+Vibrio+vulnificus+strains+in+raw+oysters+by+quantitative+loop-mediated+isothermal+amplification.">Detecting potentially virulent Vibrio vulnificus strains in raw oysters by quantitative loop-mediated isothermal amplification.</a> Appl Environ Microbiol. 77 (8), 2589-2595 (2011).</li><li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+detection+of+pathogenic+bacteria+and+screening+of+phage-derived+peptides+using+microcantilevers.">Rapid detection of pathogenic bacteria and screening of phage-derived peptides using microcantilevers.</a> Anal Chem. 86 (3), 1671-1678 (2014).</li><li>Banerjee, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiparametric+Magneto-fluorescent+Nanosensors+for+the+Ultrasensitive+Detection+of+Escherichia+coli+O157:H7.">Multiparametric Magneto-fluorescent Nanosensors for the Ultrasensitive Detection of Escherichia coli O157:H7.</a> ACS Infect Dis. 2 (10), 667-673 (2016).</li><li>Shelby, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+magnetic+relaxation+nanosensors:+an+unparalleled+&amp;#34;spin&amp;#34;+on+influenza+diagnosis.">Novel magnetic relaxation nanosensors: an unparalleled &amp;#34;spin&amp;#34; on influenza diagnosis.</a> Nanoscale. 8, 19605-19613 (2016).</li><li>Bui, M. P., Ahmed, S., Abbas, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-Digit+Pathogen+and+Attomolar+Detection+with+the+Naked+Eye+Using+Liposome-Amplified+Plasmonic+Immunoassay.">Single-Digit Pathogen and Attomolar Detection with the Naked Eye Using Liposome-Amplified Plasmonic Immunoassay.</a> Nano Lett. 15 (9), 6239-6246 (2015).</li><li>Farnleitner, A. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+enzymatic+detection+of+Escherichia+coli+contamination+in+polluted+river+water.">Rapid enzymatic detection of Escherichia coli contamination in polluted river water.</a> Lett Appl Microbiol. 33 (3), 246-250 (2001).</li><li>Huh, Y. S., Lowe, A. J., Strickland, A. D., Batt, C. A., Erickson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-enhanced+Raman+scattering+based+ligase+detection+reaction.">Surface-enhanced Raman scattering based ligase detection reaction.</a> J Am Chem Soc. 131 (6), 2208-2213 (2009).</li><li>Jayamohan, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+sensitive+bacteria+quantification+using+immunomagnetic+separation+and+electrochemical+detection+of+guanine-labeled+secondary+beads.">Highly sensitive bacteria quantification using immunomagnetic separation and electrochemical detection of guanine-labeled secondary beads.</a> Sensors (Basel). 15 (5), 12034-12052 (2015).</li><li>Kaittanis, C., Naser, S. A., Perez, J. 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G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synergistic+Photothermal+and+Antibiotic+Killing+of+Biofilm-Associated+Staphylococcus+aureus+Using+Targeted+Antibiotic-Loaded+Gold+Nanoconstructs.">Synergistic Photothermal and Antibiotic Killing of Biofilm-Associated Staphylococcus aureus Using Targeted Antibiotic-Loaded Gold Nanoconstructs.</a> ACS Infect Dis. 2 (4), 241-250 (2016).</li><li>Wang, Y., Ye, Z., Si, C., Ying, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subtractive+inhibition+assay+for+the+detection+of+E.+coli+O157:H7+using+surface+plasmon+resonance.">Subtractive inhibition assay for the detection of E. coli O157:H7 using surface plasmon resonance.</a> Sensors (Basel). 11 (3), 2728-2739 (2011).</li><li>Zhao, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+rapid+bioassay+for+single+bacterial+cell+quantitation+using+bioconjugated+nanoparticles.">A rapid bioassay for single bacterial cell quantitation using bioconjugated nanoparticles.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 101 (42), 15027-15032 (2004).</li></ol>

이 나노기술의 검증 된 응용 프로그램은 아직 FDA에 의해 승인 되지.

이 프로토콜 단순히 완전 한 기능 MFnS을 생산 하도록 설계 되었습니다 가능한. 그러나, 많은 핵심 포인트를 변경 하는 프로토콜의 사용자의 최종 목표에 따라 유용할 수 있습니다 있다. 예를 들어 다른 항 체를 사용 하 여 다른 많은 병원 체의 허용 것 이다. 또한,이 프로토콜 분자를 대상으로 항 체의 사용에 국한 되지 않습니다. 호스트 세포 수용 체, 등 대상 병원 체에 대 한 특정 바인딩 선호도 어떤 분자는 분자를 대상으로 사용할 수 있습니다. 대상 분자는 1 차 아민 또는 알콜 그룹, 또는 하나도 functionalized 수, EDC/NHS 활용 화학 프로토콜에 따라 산화 철 나노 입자의 표면에 활용 수 있습니다. 둘째, 각 탐지 솔루션에 사용 되는 MFnS의 금액을 다양 한 될 수 있습니다. (용 매 및 대상 병원 체 없이 nanosensor 포함) 기준 솔루션에 대 한 T2 값 100-250 양 범위에 경우 기준 값 100, T2 값의 변화는 덜 민감한 것 충분히 사용 하는 것이 중요 하다 nanosensor의 과잉 때문. 기준선 T2 값 인상, nanosensor 솔루션에서는 감소 합니다. 그러나 경우,, 250 위에, 그것은 지나치게 민감한 되 고 오판 가능성이 더 될 수 있습니다. 이러한 이유로, 그것은 기준 솔루션 100-250 ms 사이의 T2 값에 대 한 목표 제안.
포인트의 케어 진단으로 그것의 사용을 고려할 때이 프로토콜의 현재 한계는 현재 벤치탑 자석 relaxometer에 대 한 의존도. 효과적이 고 안정, 하는 동안이 자기 휴식 플랫폼의 이식성을 증가 하는 크기에서 감소 수 있었다. 이는이 플랫폼으로 사용 될 수 다른 환경에서 같은 물에서 또는 효과적인 현장 세균 검사에 대 한 식료품 시장에서 쉽게를 증가할 것입니다. 이 또한 포인트의 케어 병원 체 탐지에 대 한 더 많은 가능한 만들기이 컴퓨터의 비용을 줄일 수 있습니다.
낮은 리소스 설정에서 질병 진단 및 병원 체 검출에 관하여이 플랫폼 현재 병원 체 진단 기술 사용 오늘, PCR과 ELISA를 포함 하 여 보다 더 효과적일 가능성이 있다. 이러한 전통적인 기술을 크게 효율적인 것으로 입증 되었습니다, 그들은 매우 비용이 많이 드는, 복잡 하 고 느린입니다. 따라서, 병원 균과 질병 진단의 포인트의 케어 탐지에 대 한 낮은 자원 설정에 사용 하기 위해 개발 될 수 있는 정확한 진단 플랫폼에 대 한 필요가 있다. 이 플랫폼은 상대적으로 비용 효과적인 사용을 간단 하 고 빠른. 필요한 기계 (relaxometer 및 플레이트 리더)의 초기 비용, 이외에도 실제 MFnS 상대적으로 저렴 하 고 매우 안정적인 있습니다. 또한, T2 값의 컬렉션은 간단 하 고 전문 실험실 기술자 필요 하지 않습니다.
미래에, 화학 및 생물 학적 엔지니어와 협력 더 휴대용, 휴대용 장치 MFnS를 사용 하 여 세균 오염의 자석 및 형광 검출에 사용 될 수 있는 디자인을 추구 것입니다. 작은 장치 개발 더이 탐지 플랫폼와 관련 된 비용을 절감 하 고 분야에 그것의 효과 증가를 도울 것입니다. 또한,이 플랫폼에서는 에이전트 개발의 효율성을 분석 하는 데 사용 될 가능성이 있다. 우리의 데이터 같이 우리의 MFnS만 라이브-타겟 박테리아와 바인딩할 수 있었고 열 살해 박테리아와 알을 품을 때 더 작은 신호를 생산. 이 바탕으로, 우리의 플랫폼 사용할 수에서는 후보자의 효과 테스트 하 고 우리는 이것을 미래에 더 찾아보기 계획.
이 프로토콜의 중요 한 단계 MFnS의 초기 합성 등 T2 데이터의 컬렉션입니다. 그것은 제대로 부동성 항 체 t 2 데이터 수집을 방해 하지 않습니다 있도록 MFnS 정화 해야 합니다. 또한, 각 테스트 샘플에 배치 하는 MFnS의 금액 MFnS 농도 변화 T2 값, 잘못 된 긍정/부정적인 위험 변경으로 일관 되어야 합니다.
끝으로, MFnS 세균 오염에 대 한 싸움에서 앞으로 새로운 단계 이며 이루어집니다 추가 병원 체의 대상으로 추가 개발 및 디자인 더 휴대용 기계 추구. 낮은 비용 및 MFnS의 사용과 관련 된 낮은 복잡성은 그들이 세균 오염의 현장 검출에 사용 될 유력한 후보. 이러한 nanosensors의 합성 주의 준비 해야, 하는 동안 그들의 실제 사용은 비교적 간단 하 고 그들에 게 음식 관련와 waterborne 질병을 줄이기 위해 잠재력을 제공. 추가 개발,이 nanosensors의 구현 물이 저수지의 심사에서 볼 수 있습니다와 상업적으로 포장, 판매, 그리고 아마도 심지어 가정에서 식품을 생산.

세균성 오염 둘 다의 지속적인 발생 상업적 식품 생산과 물 소스 점점 더 신속 하 고 구체적인 진단 플랫폼에 대 한 필요를 창조 했다. 1 , 2 일반적인 세균성 오염 물질 음식 및 물 오염에 대 한 책임의 일부는 살 모 넬 라, 황색, Listeria, 비 브리 오, 이질균, 균, 그리고 대장균 속에서 있습니다. 3 , 4 세균성 오염이 균에 의해 종종 열, 콜레라, 위장염, 설사 등 증상이 발생합니다. 4 오염 물 소스의 자주 충분히 필터링 된 물에 접근 없이 지역 사회에 크게 불리 한 효과 있으며 식품 오염 많은 질병 및 제품 회수 노력을 주도하 고 있다. 5 , 6
세균 오염으로 인 한 질병의 발생을 줄이기 위해 수는 물과 음식을 검색 될 수 있으며 효율적으로 이전 판매 또는 소비 하는 방법을 개발 하는 노력 되었습니다. 3 1,7,8,,910 ELISA,11,12 루프 중재 등온 증폭 (PCR 등 기법 램프),13,14 ,15,,1617,18,19,20,21, 22,,2324 최근 다양 한 병원 균의 검출에 대 한 사용 되었습니다. 전통적인 세균 배양 방법에 비해, 이러한 기술은 특이성 및 시간에 관하여 훨씬 더 효율적입니다. 그러나, 이러한 기술은 여전히 투쟁 가양성 및 원판, 복잡 한 절차 및 비용. 1 , 3 , 25 그것 세균 검출에 대 한 대체 방법으로 제안 하는 multiparametric 마그네틱 형광 nanosensors (MFnS)이 바로 그 이유입니다.
이러한 nanosensors 고유 쌍을 함께 자석 및 형광 modalities, 신속 하 고 정확한 이중 탐지 플랫폼에 대 한 허용. 샘플 오염으로 대장균 O157:H7를 사용 하 여, 분 이내 작은 1 CFU를 검색 하는 MFnS의 기능 설명 했다. 병원 체 특정 항 체 특이성, 증가 하는 데 사용 되 고 자석 및 형광 modalities의 조합 탐지 및 정량화 모두 낮은 높은 오염 범위에서 세균 오염 물질의 허용 합니다. 16 세균 오염에의 경우는 nanosensors 박테리아 병원 체 특정 항 체의 대상 능력 때문에 주위 메뚜기 것 이다. 마그네틱 nanosensors 및 박테리아 사이의 바인딩 자석 철 코어와 주변의 물 양성자 간의 상호 작용을 제한합니다. 그러면 증가 T2 이완 시간에 자석 relaxometer를 기준으로 기록 됩니다. 솔루션에는 박테리아의 농도 상승으로 nanosensors 박테리아, t 2 값의 결과로의 증가 수와 분산. 반대로, 형광 방출 박테리아, 병원 체에 직접 바인딩된 nanosensors의 증가 수의 농도와 비례하여에서 증가 합니다. 샘플, 원심 분리 및 절연 세균 펠 릿의 나노 박테리아, 어떤 부동성 nanosensors를 제거 하 고 직접 상호 연결의 수와 형광 방출에 직접 연결을 절약만 것입니다. 솔루션에 있는 박테리아. 이 메커니즘의 도식 대표는 그림 1에 표시 됩니다.
이 MFnS 플랫폼은 마음, 낮은-비용 및 휴대용 특성에 따른 포인트의 케어 상영과 함께 설계 되었습니다. MFnS, 실내 온도에 안정 하 고 세균 오염 물질의 정확한 탐지에 대 한 매우 낮은 농도에서 필요만. 또한, 합성, 후는 MFnS의 사용은 간단 하 고 분야에서 훈련 된 전문가의 사용을 필요로 하지 않습니다. 마지막으로,이 진단 플랫폼 고도로 사용자 정의 대상으로,이 의해 하나의 플랫폼 사용할 수 있습니다 많은 다른 설정에서 모든 종류의 병원 체를 검출 하는 수단을 제공 가능 합니다.

<table><tbody><tr><td>Ferrous Chloride Tetrahydrate</td><td>Fisher Scientific</td><td>I90-500</td><td></td></tr><tr><td>Ferric Chloride Hexahydrate</td><td>Fisher Scientific</td><td>I88-500</td><td></td></tr><tr><td>Ammonium Hydroxide</td><td>Fisher Scientific</td><td>A669S-500</td><td></td></tr><tr><td>Hydrochloric Acid</td><td>Fisher Scientific</td><td>A144S-500</td><td></td></tr><tr><td>Polyacryllic Acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>323667-100G</td><td></td></tr><tr><td>EDC</td><td>Thermofisher Scientific</td><td>22980</td><td></td></tr><tr><td>NHS</td><td>Fisher Scientific</td><td>AC157270250</td><td></td></tr><tr><td>Anti-E. coli O111 antibody&amp;nbsp;</td><td>sera care</td><td>5310-0352</td><td></td></tr><tr><td>Anti-E. coli O157:H7 antibody [P3C6]&amp;nbsp;</td><td>Abcam</td><td>ab75244</td><td></td></tr><tr><td>DiI Stain</td><td>Fisher Scientific</td><td>D282</td><td></td></tr><tr><td>Nutrient Broth</td><td>Difco</td><td>233000</td><td></td></tr><tr><td>Freeze-dried E. coli O157:H7 pellet</td><td>ATCC</td><td>700728</td><td></td></tr><tr><td>Magnetic Relaxomteter&amp;nbsp;</td><td>Bruker</td><td>mq20</td><td></td></tr><tr><td>Zetasizer</td><td>Malvern</td><td>NANO-ZS90</td><td></td></tr><tr><td>Plate Reader&amp;nbsp;</td><td>Tecan</td><td>Infinite M200 PRO</td><td></td></tr><tr><td>Magnetic Column&amp;nbsp;</td><td>QuadroMACS</td><td>130-090-976</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Eppendorf</td><td>5804 Series</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge (accuSpin Micro 17)</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-100-676</td><td></td></tr><tr><td>Floor Model Shaking Incubator</td><td>SHEL LAB</td><td>SSI5</td><td></td></tr><tr><td>Analytical Balance</td><td>Metler Toledo</td><td>ME104E</td><td></td></tr><tr><td>Digital Vortex Mixer</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-215-370</td><td></td></tr><tr><td>Open-Air Rocking Shaker</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-217-765</td><td></td></tr></tbody></table>

foodborne pathogen screening using magneto-fluorescent nanosensor: rapid detection of e. coli o157:h7

둘 다 waterborne Enterohemorrhagic 대장균 O157:H7 연결 되었습니다 foodborne 병, 및 음식 및 물 심사 방법에도 불구 하 고 위협 사용 현재 남아 있다. 일반 세균 검출 방법, 동안과 같은 연쇄 반응 (PCR) 및 효소 연결 된 immunosorbent 분석 실험 (ELISA) 특히 병원 성 오염 물질을 감지할 수 있습니다 그들은 필요 광범위 한 샘플 준비 및 긴 대기 기간. 또한, 이러한 관행 정교한 실험실 계기 및 설정, 요구 하 고 훈련 된 전문가 의해 실행 되어야 합니다. 여기에, 프로토콜은 나노 기반 플랫폼에 자석 및 형광 매개 변수의 독특한 조합을 제공 하는 간단 하 게 진단 기술에 대 한 제안. 제안 된 multiparametric 마그네틱 형광 nanosensors (MFnS) 대장균 O157:H7 오염 조금 1 식민지 형성 장치 솔루션 미만 1 시간 내에 검색할 수 있습니다. 또한, MFnS의 능력을 유지와 같은 매우 복잡 한 미디어 기능을 우유와 호수 물 확인 되었습니다. 또한 추가 특이성 분석만 특정 대상 박테리아도 비슷한 세균성 종의 존재를 감지 하는 MFnS의 능력을 보여 주기 위해 사용 되었다. 자석 및 형광 modalities의 페어링 검색 및 병원 체 오염 농도, 모두와 늦은-초기 오염 탐지에 그것의 고성능 전시의 넓은 범위에서의 정량화에 대 한 수 있습니다. 효율성, 경제성, 그리고는 MFnS의 이동성 있도록 세균성 오염 물질에 대 한 포인트의 케어 심사를 위한 이상적인 후보자 설정의 넓은 범위에서 상업적으로 포장된 식품을 수생 저수지에서.

MFnS 행동의 메커니즘은 그림 1에 표시 됩니다. 세균 오염 물질의 표면 주위 MFnS의 클러스터링 방해는 MFnS의 magnetic cores와 주변 수소 핵 사이 상호 작용. 이 클러스터링, 자기 휴식의 결과로 값이 증가합니다. 세균 오염 물질의 농도 증가, 클러스터링, 줄이고 T2 값에 변화를 감소. 따라서, 형광 적임의 결정적 이다. 세균성 농도 증가, MFnS에 의해 생산 하는 형광 신호 증가, 모두 낮은 높은 농도 범위에서 세균 오염 물질의 민감한 감지에 대 한 허용 합니다.
프로토콜, 다음16 MFnS 합성 되었고 처음 PBS (1 X, pH 7.4)의 솔루션에서 테스트. 검색, 자기 휴식에 사용 되는 초기 양식 적임 T2 값에 변화를 기록 하기 위해 사용 되었다. 프로토콜에 따라 샘플은 다음 centrifuged 하 고 펠 릿 했다 resuspended 형광 데이터 수집 했다. 해당 ΔT2 및 형광 방출 값은 그림 2에 표시 됩니다. 같이, ΔT2 값 세균 오염, 낮은 농도에서 최고의 이었고 대략 20 CFUs에서 채도 도달 했습니다. 형광 방출, 다른 한편으로, 더 정확 하 게에 되었다 &#62; 20 CFUs, 이러한 두 형식은 결합의 중요성을 표시. 이러한 기본 분석에 따라 비슷한 테스트 호수 물과 우유를 포함 하 여 복잡 한 매체에서 실시 되었다. 이 nanosensors 더 복잡 한 미디어에 여전히 유효 하도록 이루어졌다. 이 분석 실험에서 수집 된 데이터 그림 3 에 제시 하 고 PBS에서 실시 하는 분석 실험에 매우 비슷합니다. 이러한 nanosensors 복잡 한 미디어에서 유효 확인할 수 있습니다.
확인 후 MFnS가 간단 하 고 복잡 한 미디어에서 세균 오염 물질의 존재를 감지할 수 있는, 테스트의 수는 nanosensors에 의해 유지 하는 특이성의 레벨을 다음 실시 했다. 이 위해, MFnS는 대상 박테리아, 대상 열 살해 박테리아, 비 대상 박테리아 (비 병원 성 대장균 과 S. typhimurium)와 혼합물을 포함 하는 솔루션에서 incubated 했다. 이것이 특이성 분석 결과, 혼자 자기 휴식 데이터의 수집 충분 했다, 그리고 해당 하는 데이터는 그림 4에 표시 됩니다. 볼 수는 MFnS만 대장균 O157:H7, 라이브에 바인딩된 다른 열 사망 또는 비 표적 박테리아를 하지. 특이성의이 수준은 활용된 대상 항 체에 기인한 다 고 더 MFnS도 비 병원 성 세균 종 존재, 특정 병원 체 오염 물질 검출에 더 효과적일 것입니다 확인 합니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55821/55821fig1.jpg"> 
그림 1 : 마그네틱 형광 탐지 메커니즘. MFnS 합성 및 세균 검출의 듀얼-모달 메커니즘의 도식 적인 표현입니다. 짧은 잠복기 (30 분), 다음 MFnS 자기 공명과 형광 방출의 조합을 통해 대상 박테리아를 민감하게 감지할 수 있습니다. 세균 오염 물질의 표면 주위 MFnS의 클러스터링는 자석 relaxometer에 의해 감지 자석 휴식 값에 변화를 발생 합니다. 또한, 형광 신호 직접 세균 오염에 바인딩된 MFnS에서 수집할 수 있습니다. 이 모두 낮은 높은 농도 범위에서 검출 세균 오염 물질의 수 듀얼-모달 검색 플랫폼을 제공합니다. 16 이 그림에서 권한이 수정 되었습니다. 16
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55821/55821fig2v3.jpg"> 
그림 2 : 증거의 개념. A) 자기 휴식 데이터 (ΔT2)의 E. 콜라이 O157:H7 (1-100 CFU) PBS 용 매에 희석에서 처음 수집 (1 X, pH = 7.4). 박테리아의 미스터 검출 되었다 매우 낮은 CFU 카운트에 민감한 (삽입: 1-20 CFU에서 배열). 그러나, ΔT2 수치가 높은 세균성 농도 포화 되었다 (&#62; 20 CFU), 미스터 더 검색 및 초기 단계 세균 오염의 정량화에 대 한 가치 임을 나타냅니다. B) 형광 방출 데이터에서 같은 아군 PBS 솔루션 (삽입: 선형 음모). 결과 형광 탐지 방법 낮은 CFU 샘플에 대 한 감도에 부족 하는 동안 더 높은 CFU 카운트에 민감한는 보여주었다. 함께, 이러한 데이터를 감지 하 여 세균 오염에-그리고 늦은-초기 세균 오염의 계량 자석 및 형광 modalities의 능력을 보여 줍니다. 16 3 측정의 평균 값은 묘사 ± 표준 오차. 이 그림에서 권한이 수정 되었습니다. 16
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55821/55821fig3v3.jpg"> 
그림 3 : 복잡 한 매체에서 세균 검출. A) 호수를 포함 하 여 더 복잡 한 매체에서 자기 이완 ΔT2 데이터 수집 물, 우유 B). 이전 PBS 솔루션에서 수집 된 데이터와 마찬가지로, 그것은 지적 했다 세균성 오염 물질의 검출은 1-20 CFU (음각)의 범위에 더 민감한. C 해당 형광 방출 데이터 수집) 호수 물과 D) 우유 샘플 (인세트: 선형 음모)는 CFU 카운트를 증가 함께 더 높은 감도 보여주었다. 다시 한번,이 데이터는 각 양식 적임 다른 보완 효과 입증 하 고 복잡 한 미디어 기능을 유지 하는 능력을 확인. 16 3 측정의 평균 값은 묘사 ± 표준 오차. 이 그림에서 권한이 수정 되었습니다. 16
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55821/55821fig4v3.jpg"> 
그림 4 : MFnS 특이성. MFnS의 특이성 세균성 교차-오염 물질과 혼합, 그리고 B) 열 비활성화의 A)는 수를 포함 하는 영양 국물 솔루션에 미스터 분석을 사용 하 여 테스트 했다 E. 콜라이 O157:H7. 같이, 그것은 분명은 nanosensors 작은 없습니다 바인딩 대상 비 박테리아와 대상 박테리아, 다른 오염 물질의 존재를 감지의 수는 심사의이 형태를 통해 될 것 이라고 보장비 병원 성 세균의 수를 포함 하는 복잡 한 미디어에 사용 하기 위해 경. Isotype 항 체와 MFnS을 합성 하 여 실시 했다 C) 추가 특이성 테스트 (빨간색 원: 안티-대장균 O111), 약간 O157:H7 항 체 활용 된 MFnS (검은 사각형)에 비해 아무 바인딩 결과. 이러한 데이터는 MFnS만 반응 가능한 대상 박테리아, 추가 포인트의 케어 진단 플랫폼으로 그들의 효과 확인 하는 방법을 보여 줍니다. 16 3 측정의 평균 값은 묘사 ± 표준 오차. 이 그림에서 권한이 수정 되었습니다. 16

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Foodborne Pathogen Screening Using Magneto-fluorescent Nanosensor: Rapid Detection of E. Coli O157:H7

이 프로토콜의 전반적인 목표는 비용 효율적인, 노트북에 대 한 기능 nanosensors을 합성 하 고의 급속 한 탐지는 자석 및 형광 방출 modalities의 결합을 통해 병원 성 박테리아에 특히 표적으로.

E. 콜라이 O157:H7의 Foodborne 병원 체 검사를 사용 하 여 자기 형광 Nanosensor: 신속한 감지

Enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 has been linked to both waterborne and foodborne illnesses, and remains a threat despite the food- and ...

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Foodborne Pathogen Screening Using Magneto-fluorescent Nanosensor: Rapid Detection of E. Coli O157:H7

7.6K 조회수.  Pittsburg State University. 이 프로토콜의 전반적인 목표는 비용 효율적인, 노트북에 대 한 기능 nanosensors을 합성 하 고의 급속 한 탐지는 자석 및 형광 방출 modalities의 결합을 통해 병원 성 박테리아에 특히 표적으로.

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Colorimetric Paper-based Detection of Escherichia coli, Salmonella spp., and Listeria monocytogenes from Large Volumes of Agricultural Water

This protocol describes rapid colorimetric detection of Escherichia coli, Salmonella spp., and Listeria monocytogenes from large volumes (10 L) of agricultural waters. Here, water is filtered through sterile Modified Moore Swabs (MMS), which consist&#160;of a simple gauze filter enclosed in a plastic cartridge, to concentrate bacteria. Following filtration, non-selective or selective enrichments for the target bacteria are performed in the MMS. For colorimetric detection of the target bacteria, the enrichments are then assayed using paper-based analytical devices (&#181;PADs) embedded with bacteria-indicative substrates. Each substrate reacts with target-indicative bacterial enzymes, generating colored products that can be detected visually (qualitative detection) on the &#181;PAD. Alternatively, digital images of the reacted &#181;PADs can be generated with common scanning or photographic devices and analyzed using ImageJ software, allowing for more objective and standardized interpretation of results. Although the biochemical screening procedures are designed to identify the aforementioned bacterial pathogens, in some cases enzymes produced by background microbiota or the degradation of the colorimetric substrates may produce a false positive. Therefore, confirmation using a more discriminatory diagnostic is needed. Nonetheless, this bacterial concentration and detection platform is inexpensive, sensitive (0.1 CFU/ml detection limit), easy to perform, and rapid (concentration, enrichment, and detection are performed within approximately 24&#160;hr), justifying its use as an initial screening method for the microbiological quality of agricultural water.

Colorimetric Paper-based Detection of Escherichia coli, Salmonella spp., and Listeria monocytogenes from Large Volumes of Agricultural Water

A protocol involving integrated concentration, enrichment, and end-point colorimetric detection of foodborne pathogens in large volumes of agricultural water is presented here. Water is filtered through Modified Moore Swabs (MMS), enriched with selective or non-selective media, and detection is performed using paper-based analytical devices (&#181;PAD) imbedded with bacterial-indicative colorimetric substrates.

색도계 탐지의 종이 기반의<em&gt; 대장균</em&gt;<em&gt; 살모넬라</em&gt; SPP., 그리고<em&gt; 리스테리아</em&gt; 농업 다량의 물에서

This protocol describes rapid colorimetric detection of Escherichia coli, Salmonella spp., and Listeria monocytogenes from large volumes (10 L) of ...

연구

환경과학

Detection of Foodborne Bacterial Pathogens from Individual Filth Flies

There is unanimous consensus that insects are important vectors of foodborne pathogens. However, linking insects as vectors of the pathogen causing a particular foodborne illness outbreak has been challenging. This is because insects are not being aseptically collected as part of an environmental sampling program during foodborne outbreak investigations and because there is not a standardized method to detect foodborne bacteria from individual insects. To take a step towards solving this problem, we adapted a protocol from a commercially available PCR-based system that detects foodborne pathogens from food and environmental samples, to detect foodborne pathogens from individual flies.Using this standardized protocol, we surveyed 100 wild-caught flies for the presence of Cronobacter spp., Salmonella enterica, and Listeria monocytogenes and demonstrated that it was possible to detect and further isolate these pathogens from the body surface and the alimentary canal of a single fly. Twenty-two percent of the alimentary canals and 8% of the body surfaces from collected wild flies were positive for at least one of the three foodborne pathogens. The prevalence of Cronobacter spp. on either body part of the flies was statistically higher (19%) than the prevalence of S. enterica (7%) and L.monocytogenes (4%). No false positives were observed when detecting S. enterica and L. monocytogenes using this PCR-based system because pure bacterial cultures were obtained from all PCR-positive results. However, pure Cronobacter colonies were not obtained from about 50% of PCR-positive samples, suggesting that the PCR-based detection system for this pathogen cross-reacts with other Enterobacteriaceae present among the highly complex microbiota carried by wild flies. The standardized protocol presented here will allow laboratories to detect bacterial foodborne pathogens from aseptically collected insects, thereby giving public health officials another line of evidence to find out how the food was contaminated when performing foodborne outbreak investigations.

A PCR-based protocol was adapted to detect Cronobacter spp., Salmonella enterica, and Listeria monocytogenes from body surfaces and alimentary canals of individual wild-caught flies. The goal of this protocol is to detect and isolate bacterial pathogens from individual insects collected as part of an environmental sampling program during foodborne outbreak investigations.

There is unanimous consensus that insects are important vectors of foodborne pathogens. However, linking insects as vectors of the pathogen causing a ...

Combination of Adhesive-tape-based Sampling and Fluorescence in situ Hybridization for Rapid Detection of Salmonella on Fresh Produce

This protocol describes a simple approach for adhesive-tape-based sampling of tomato and other fresh produce surfaces, followed by on-tape fluorescence in situ hybridization (FISH) for rapid culture-independent detection of Salmonella spp. Cell-charged tapes can also be placed face-down on selective agar for solid-phase enrichment prior to detection. Alternatively, low-volume liquid enrichments (liquid surface miniculture) can be performed on the surface of the tape in non-selective broth, followed by FISH and analysis via flow cytometry. To begin, sterile adhesive tape is brought into contact with fresh produce, gentle pressure is applied, and the tape is removed, physically extracting microbes present on these surfaces. Tapes are mounted sticky-side up onto glass microscope slides and the sampled cells are fixed with 10% formalin (30 min) and dehydrated using a graded ethanol series (50, 80, and 95%; 3 min each concentration). Next, cell-charged tapes are spotted with buffer containing a Salmonella-targeted DNA probe cocktail and hybridized for 15 - 30 min at 55&deg;C, followed by a brief rinse in a washing buffer to remove unbound probe. Adherent, FISH-labeled cells are then counterstained with the DNA dye 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) and results are viewed using fluorescence microscopy. For solid-phase enrichment, cell-charged tapes are placed face-down on a suitable selective agar surface and incubated to allow in situ growth of Salmonella microcolonies, followed by FISH and microscopy as described above. For liquid surface miniculture, cell-charged tapes are placed sticky side up and a silicone perfusion chamber is applied so that the tape and microscope slide form the bottom of a water-tight chamber into which a small volume (&le; 500 &mu;L) of Trypticase Soy Broth (TSB) is introduced. The inlet ports are sealed and the chambers are incubated at 35 - 37&deg;C, allowing growth-based amplification of tape-extracted microbes. Following incubation, inlet ports are unsealed, cells are detached and mixed with vigorous back and forth pipetting, harvested via centrifugation and fixed in 10% neutral buffered formalin. Finally, samples are hybridized and examined via flow cytometry to reveal the presence of Salmonella spp. As described here, our "tape-FISH" approach can provide simple and rapid sampling and detection of Salmonella on tomato surfaces. We have also used this approach for sampling other types of fresh produce, including spinach and jalape&ntilde;o peppers.

Combination of Adhesive-tape-based Sampling and Fluorescence in situ Hybridization for Rapid Detection of Salmonella on Fresh Produce

This protocol describes a simple adhesive-tape-based approach for sampling of tomato and other fresh produce surfaces, followed by rapid whole cell detection of Salmonella using fluorescence in situ hybridization (FISH).

접착제 테이프 기반의 샘플링 및 형광의 조합 현장에서</em의 신속한 감지를 위해> 하이브 리다이 제이션 살모넬라균 신선한 농산물에 대한

This protocol describes a simple approach for adhesive-tape-based sampling of tomato and other fresh produce surfaces, followed by on-tape fluorescence in ...

면역학 및 감염병학

Optical Detection of E. coli Bacteria by Mesoporous Silicon Biosensors

A label-free optical biosensor based on a nanostructured porous Si is designed for rapid capture and detection of Escherichia coli K12 bacteria, as a model microorganism. The biosensor relies on direct binding of the target bacteria cells onto its surface, while no pretreatment (e.g.&#160;by cell lysis) of the studied sample is required. A mesoporous Si thin film is used as the optical transducer element of the biosensor. Under white light illumination, the porous layer displays well-resolved Fabry-P&#233;rot fringe patterns in its reflectivity spectrum. Applying a fast Fourier transform (FFT) to reflectivity data results in a single peak. Changes in the intensity of the FFT peak are monitored. Thus, target bacteria capture onto the biosensor surface, through antibody-antigen interactions, induces measurable changes in the intensity of the FFT peaks, allowing for a &#39;real time&#39; observation of bacteria attachment.
The mesoporous Si film, fabricated by an electrochemical anodization process, is conjugated with monoclonal antibodies, specific to the target bacteria. The immobilization, immunoactivity and specificity of the antibodies are confirmed by fluorescent labeling experiments. Once the biosensor is exposed to the target bacteria, the cells are directly captured onto the antibody-modified porous Si surface. These specific capturing events result in intensity changes in the thin-film optical interference spectrum of the biosensor. We demonstrate that these biosensors can detect relatively low bacteria concentrations (detection limit of 104 cells/ml) in less than an hour.

Optical Detection of E. coli Bacteria by Mesoporous Silicon Biosensors

A label-free optical biosensor for rapid bacteria detection is introduced. The biosensor is based on a nanostructured porous Si, which is designed to directly capture the target bacteria cells onto its surface. We use monoclonal antibodies, immobilized onto the porous transducer, as the capture probes. Our studies demonstrate the applicability of these biosensors for the detection of low bacterial concentrations within minutes with no prior sample processing (such as cell lysis).

의 광학 검출<em&gt; E. 대장균</em메조 포러스 실리콘 바이오 센서에 의해&gt; 박테리아

A label-free optical biosensor based on a nanostructured porous Si is designed for rapid capture and detection of Escherichia coli K12 bacteria, as a ...

생체공학

Development of an Electrochemical DNA Biosensor to Detect a Foodborne Pathogen

Vibrio parahaemolyticus (V. parahaemolyticus) is a common foodborne pathogen that contributes to a large proportion of public health problems globally, significantly affecting the rate of human mortality and morbidity. Conventional methods for the detection of V. parahaemolyticus such as culture-based methods, immunological assays, and molecular-based methods require complicated sample handling and are time-consuming, tedious, and costly. Recently, biosensors have proven to be a promising and comprehensive detection method with the advantages of fast detection, cost-effectiveness, and practicality. This research focuses on developing a rapid method of detecting V. parahaemolyticus with high selectivity and sensitivity using the principles of DNA hybridization. In the work, characterization of synthesized polylactic acid-stabilized gold nanoparticles (PLA-AuNPs) was achieved using X-ray Diffraction (XRD), Ultraviolet-visible Spectroscopy (UV-Vis), Transmission Electron Microscopy (TEM), Field-emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), and Cyclic Voltammetry (CV). We also carried out further testing of stability, sensitivity, and reproducibility of the PLA-AuNPs. We found that the PLA-AuNPs formed a sound structure of stabilized nanoparticles in aqueous solution. We also observed that the sensitivity improved as a result of the smaller charge transfer resistance (Rct) value and an increase of active surface area (0.41 cm2). The development of our DNA biosensor was based on modification of a screen-printed carbon electrode (SPCE) with PLA-AuNPs and using methylene blue (MB) as the redox indicator. We assessed the immobilization and hybridization events by differential pulse voltammetry (DPV). We found that complementary, non-complementary, and mismatched oligonucleotides were specifically distinguished by the fabricated biosensor. It also showed reliably sensitive detection in cross-reactivity studies against various food-borne pathogens and in the identification of V. parahaemolyticus in fresh cockles.

A protocol for the development of an electrochemical DNA biosensor comprising a polylactic acid-stabilized, gold nanoparticles-modified, screen-printed carbon electrode to detect Vibrio parahaemolyticus is presented.

Foodborne 병원 체를 검출 하는 전기 화학 DNA 바이오 센서의 개발

Vibrio parahaemolyticus (V. parahaemolyticus) is a common foodborne pathogen that contributes to a large proportion of public health problems globally, ...

A High-throughput Platform for the Screening of Salmonella spp./Shigella spp.

Fecal-oral transmission of acute gastroenteritis occurs from time to time, especially when people who handled food and water are infected by Salmonella spp./Shigella spp. The gold standard method for the detection of Salmonella spp./Shigella spp. is direct culture but this is labor-intensive and time-consuming. Here, we describe a high-throughput platform for Salmonella spp./Shigella spp. screening, using real-time polymerase chain reaction (PCR) combined with guided culture. There are two major stages: real-time PCR and the guided culture. For the first stage (real-time PCR), we explain each step of the method: sample collection, pre-enrichment, DNA extraction and real-time PCR. If the real-time PCR result is positive, then the second stage (guided culture) is performed: selective culture, biochemical identification and serological characterization. We also illustrate representative results generated from it. The protocol described here would be a valuable platform for the rapid, specific, sensitive and high-throughput screening of Salmonella spp./Shigella spp.

A High-throughput Platform for the Screening of Salmonella spp./Shigella spp.

Salmonella spp./Shigella spp. are common pathogens attributed to diarrhea. Here, we describe a high-throughput platform for the screening of Salmonella spp./Shigella spp. using real-time PCR combined with guided culture.

살 모 넬 라 종의 심사에 대 한 높은 처리 플랫폼 /Shigella 종

Fecal-oral transmission of acute gastroenteritis occurs from time to time, especially when people who handled food and water are infected by Salmonella ...

Amplification of Escherichia coli in a Continuous-Flow-PCR Microfluidic Chip and Its Detection with a Capillary Electrophoresis System

Polymerase chain reaction (PCR) is a traditional method employed for the amplification of a target gene that has played an important role in biomolecular diagnostics. However, traditional PCR is very time-consuming because of the low-temperature variation efficiency. This work proposes a continuous-flow-PCR (CF-PCR) system based on a microfluidic chip. The amplification time can be greatly reduced by running the PCR solution into a microchannel placed on heaters set at different temperatures. Moreover, as capillary electrophoresis (CE) is an ideal way to differentiate positive and false-positive PCR products, a CE system was built to achieve efficient separation of the DNA fragments. This paper describes the process of amplification of Escherichia coli (E. coli) by the CF-PCR system built in-house and the detection of the PCR products by CE. The results demonstrate that the target gene of E. coli was successfully amplified within 10 min, indicating that these two systems can be used for the rapid amplification and detection of nucleic acids.

Amplification of Escherichia coli in a Continuous-Flow-PCR Microfluidic Chip and Its Detection with a Capillary Electrophoresis System

This protocol describes how to build a continuous-flow-polymerase chain system based on a microfluidic chip and how to build a capillary electrophoresis system in the lab. It presents a simple method for the analysis of nucleic acids in the lab.

연속 유동 PCR 미세유체 칩에서 대장균 의 증폭 및 모세관 전기영동 시스템을 사용한 검출

Polymerase chain reaction (PCR) is a traditional method employed for the amplification of a target gene that has played an important role in biomolecular ...

Detection of Live Escherichia coli O157:H7 Cells by PMA-qPCR

A unique open reading frame (ORF) Z3276 was identified as a specific genetic marker for E. coli O157:H7. A qPCR assay was developed for detection of E. coli O157:H7 by targeting ORF Z3276. With this assay, we can detect as low as a few copies of the genome of DNA of E. coli O157:H7. The sensitivity and specificity of the assay were confirmed by intensive validation tests with a large number of E. coli O157:H7 strains (n = 369) and non-O157 strains (n = 112). Furthermore, we have combined propidium monoazide (PMA) procedure with the newly developed qPCR protocol for selective detection of live cells from dead cells. Amplification of DNA from PMA-treated dead cells was almost completely inhibited in contrast to virtually unaffected amplification of DNA from PMA-treated live cells. Additionally, the protocol has been modified and adapted to a 96-well plate format for an easy and consistent handling of a large number of samples. This method is expected to have an impact on accurate microbiological and epidemiological monitoring of food safety and environmental source.

Detection of Live Escherichia coli O157:H7 Cells by PMA-qPCR

A qPCR assay was developed for detection of Escherichia coli O157:H7 targeting a unique genetic marker, Z3276. The qPCR was combined with propidium monoazide (PMA) treatment for live cell detection. This protocol has been modified and adapted to a 96-well plate format for easy and consistent handling of numerous samples

라이브의 검출<em&gt; 대장균</em&gt; O157 : PMA-qPCR에 의한 H7 셀

A unique open reading frame (ORF) Z3276 was identified as a specific genetic marker for E. coli O157:H7. A qPCR assay was developed for detection of E. ...

생물학

등온 증폭을 이용한 인간 호흡기 세균 감염 진단

Rapid Detection of Bacterial Pathogens Causing Lower Respiratory Tract Infections via Microfluidic-Chip-Based Loop-Mediated Isothermal Amplification

Respiratory tract infections (RTIs) are among the most common problems in clinical settings. Rapid and accurate identification of bacterial pathogens will provide practical guidelines for managing and treating RTIs. This study describes a method for rapidly detecting bacterial pathogens that cause respiratory tract infections via multi-channel loop-mediated isothermal amplification (LAMP). LAMP is a sensitive and specific diagnostic tool that rapidly detects bacterial nucleic acids with high accuracy and reliability. The proposed method offers a significant advantage over traditional bacterial culturing methods, which are time-consuming and often require greater sensitivity for detecting low levels of bacterial nucleic acids. This article presents representative results of K. pneumoniae infection and its multiple co-infections using LAMP to detect samples (sputum, bronchial lavage fluid, and alveolar lavage fluid) from the lower respiratory tract. In summary, the multi-channel LAMP method provides a rapid and efficient means of identifying single and multiple bacterial pathogens in clinical samples, which can help prevent the spread of bacterial pathogens and aid in the appropriate treatment of RTIs.

저자 스포트라이트: Advancing Rapid detection of respiratory Pathogens Using Microfluidic Chip(미세유체 칩을 사용한 호흡기 병원체의 신속한 검출 발전) 

Various bacterial pathogens can cause respiratory tract infections and lead to serious health issues if not detected accurately and treated promptly. Rapid and accurate detection of these pathogens via&#160;loop-mediated isothermal amplification provides effective management and control of respiratory tract infections in clinical settings.

Microfluidic-Chip-based Loop-Mediated Isothermal Amplification을 통해 하기도 감염을 일으키는 세균성 병원체의 신속한 검출

Respiratory tract infections (RTIs) are among the most common problems in clinical settings. Rapid and accurate identification of bacterial pathogens will ...

E. 콜라이 O157:H7의 Foodborne 병원 체 검사를 사용 하 여 자기 형광 Nanosensor: 신속한 감지

요약

더 많은 비디오 탐색

이 비디오의 챕터

색도계 탐지의 종이 기반의

Detection of Foodborne Bacterial Pathogens from Individual Filth Flies

접착제 테이프 기반의 샘플링 및 형광의 조합 현장에서 하이브 리다이 제이션 살모넬라균* 신선한 농산물에 대한*

의 광학 검출

Foodborne 병원 체를 검출 하는 전기 화학 DNA 바이오 센서의 개발

살 모 넬 라 종의 심사에 대 한 높은 처리 플랫폼 /Shigella 종

연속 유동 PCR 미세유체 칩에서 대장균 의 증폭 및 모세관 전기영동 시스템을 사용한 검출

라이브의 검출

Microfluidic-Chip-based Loop-Mediated Isothermal Amplification을 통해 하기도 감염을 일으키는 세균성 병원체의 신속한 검출

Microfluidic-Chip-based Loop-Mediated Isothermal Amplification을 통해 하기도 감염을 일으키는 세균성 병원체의 신속한 검출

E. 콜라이 O157:H7의 Foodborne 병원 체 검사를 사용 하 여 자기 형광 Nanosensor: 신속한 감지

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색도계 탐지의 종이 기반의

Detection of Foodborne Bacterial Pathogens from Individual Filth Flies

접착제 테이프 기반의 샘플링 및 형광의 조합 현장에서 하이브 리다이 제이션 살모넬라균 신선한 농산물에 대한

의 광학 검출

Foodborne 병원 체를 검출 하는 전기 화학 DNA 바이오 센서의 개발

살 모 넬 라 종의 심사에 대 한 높은 처리 플랫폼 /Shigella 종

연속 유동 PCR 미세유체 칩에서 대장균 의 증폭 및 모세관 전기영동 시스템을 사용한 검출

라이브의 검출

Microfluidic-Chip-based Loop-Mediated Isothermal Amplification을 통해 하기도 감염을 일으키는 세균성 병원체의 신속한 검출

Microfluidic-Chip-based Loop-Mediated Isothermal Amplification을 통해 하기도 감염을 일으키는 세균성 병원체의 신속한 검출

접착제 테이프 기반의 샘플링 및 형광의 조합 현장에서 하이브 리다이 제이션 살모넬라균* 신선한 농산물에 대한*