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

Bu eser K-INBRE P20GM103418, Kansas soya Komisyonu (KSC/PSU 1663), ACS PRF 56629-UNI7 ve PSU polimer kimya başlangıç Fonu, tüm SS tarafından desteklenmektedir. Biz Üniversitesi videoları çekiyor, Bay Jacob Anselmi, video ile onun en iyi çalışma için teşekkür ederim. Biz de Bay Roger Heckert ve Bayan Katha Heckert cömert destekleri araştırma için teşekkür ederiz.

1. sentez ve çok parametrik Manyeto-floresan Nanosensors (MFnS) Functionalization.
<ol><li>Superparamagnetic demir oksit sentezi nano tanecikleri (IONPs) <ol><li>IONP sentezi için hazırlamak için aşağıdaki 3 çözümleri hazırlamak: çözüm 1: FeCl 3 (0.70 g) ve FeCl 2 H 2 O içinde (2 mL), çözüm 2: NH 4 OH (2.0 mL, 13.4 M) H 2 O (15 mL) ve çözüm 3: polyacrylic asit (0.855 g) H 2 O (5 mL).</li>
		<li>2 M hidroklorik asit (HCl) 90 µL çözüm 1'e ve daha sonra hemen vortexing 875 devirde iken çözüm 2 ile karıştırın. O zaman çözüm 3 ekleyin. Vortexing 60 dakika süreyle devam</li>
		<li>Santrifüj için 1,620 x g., 20 dk santrifüj kapasitesi süpernatant 2.880 x g., 20 dk</li>
		<li>Son süpernatant ile diyaliz arındırmak. Süpernatant bir Diyaliz Ekle (MWCO 6 &#8722; 8 K) ve fosfat tamponlu tuz (PBS) içeren bir ölçek yerleştirin (pH 7.4 =) ve spin bar. Her 2-3 h. ile taze tampon yerine 12 h için emmek izin</li>
	</ol></li> <li>IONPs yüzey için hedef özgü antikorların konjugasyon <ol><li>Aşağıdaki dört çözümleri hazırlamak: çözüm A: 5 mg 1-etil - 3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hidroklorid (EDC) 250 µL MES [2-(N- morpholino) ethanesulfonic asit] arabellek (0.1 M, pH 6.8 =), çözüm B: 3 mg, N-Hydroxysuccinimide (NHS) 250 µL MES arabelleği (0.1 M, pH 6.8 =), Igg1, E. coli mAb fosfat tamponlu tuz (PBS) (pH 7,4) 225 µL içinde çözüm C: 5 µg ve IONP çözüm D: 4 mL (5.0 mmol) PBS (pH 7,4) 1 ml.</li>
		<li>Ekleyin 2-(N-Morpholino) ethanesulfonic asit (MES) arabellek eriyik-e doğru A, o zaman hemen çözüm eklemek A çözüm D 15 içinde küçük artışlarla s, çözüm karıştırma için her eklenmesinden sonra ters çevirme.</li>
		<li>Hemen çözüm B çözüm D için küçük aralıklarla üç dakikalık bir süre içinde eklemek için başlayın. Her eklenmesinden sonra çözüm ters çevirme tarafından Mix.</li>
		<li>5 µL artırımlarıyla çözüm çözüm C eklemek çözüm karıştırma için her eklenmesinden sonra ters çevirme.</li>
		<li>Oda sıcaklığında 3 h için devam etmek ve o zaman kuluçka gecede 4 ° C'de devam etmek tepki izin.</li>
		<li>Arındırmak manyetik sütun PBS kullanma yolu ile elde edilen Ab Birleşik IONPs (pH 7.4, final [Fe] = = 3,5 mmol) herhangi bir çekimsiz antikorlar kaldırmak için.
		<ol><li>Yıkama manyetik sütun PBS (1 mL) ile. Sütun için manyetik plaka ekleyin ve IONP çözüm ekleyin.</li>
			<li>Manyetik sütun PBS (1 mL) ile tekrar yıkayın. Manyetik sütun Manyetik plaka kaldırın. PBS sütununu ekleyin ve çözüm toplamak. Mağaza 4 ° C'de</li></ol></li></ol></li> <li>Floresan 1,1 kapsülleme &#39; - Dioctadecyl - 3,3,3 &#39;, 3 &#39;-Tetramethylindocarbocyanine perklorat (dıı) boya kullanarak antikor Birleşik IONPs polyacrylic asit (PAA) kaplama içine bir Solvent Difüzyon yöntemi.
	<ol><li>IONPs 4 mL için dropwise 2.0 ekleyin dıı boya (2 mmol) 100 µL DMSO, sürekli 1100 devir / dakikada karıştırma ile µL.</li>
		<li>[Fe] son demir konsantrasyonu ile son bir MFnS çözüm oluşturma PBS karşı elde edilen çözüm (MWCO 6-8 KDa, 12 h) diyaliz 2 mmol =.</li>
	</ol></li> <li>MFnS karakterizasyonu <ol><li>spektrofotometrik analiz için bir plaka okuyucu ile floresan emisyon 595, kapsüllenmiş dıı boya algılamak için kullanın nM.</li>
		<li>Dinamik ışık saçılma <ol><li>ortalama boyutu ve MFnS yüzey ücret belirlemek için zetasizer MFnS çözüm örneği yerleştirin. 
			Not: Burada, ortalama boyutu ve fonksiyonel MFnS yüzey ücret 77.09 bulundu nm ve-22.3 mV, sırasıyla.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 2. Bakteriyel Culturing ve hisse senedi çözüm hazırlık <ol><li>bakteri kültürü <ol><li>besin suyu 1 ml dondurularak Pelet (E. coli O157: H7) hidrat ve bir ek 5 mL suyu ekleyin.</li>
		<li>Bu çözümün bir agar plaka ve çizgi uygulamak 100 µL kuluçka için 24 h 37 ° C'de ve ardından bir steril aşılama döngü kullanarak</li>
		<li>Sonra 24 h, izole bir koloni agar plaka seçin ve bir 15 mL kültür suyu ekleyin. Süre optik yoğunluk değeri izleme için 4-6 h, 37 ° C'de kuluçkaya (600 Absorbans nm).</li>
		<li>Bir optik yoğunluk değerini 0.1 alındıktan sonra kültür durdurmak ve seri dilutions gerçekleştirmek.</li>
	</ol></li> <li>Seri dilutions <ol><li>ekleyin 900 µL sekiz steril microcentrifuge tüpler için besin suyu.</li>
		<li>Ekle 100 µL bakteriyel süspansiyon ilk tüp (seyreltme 10 -1).</li>
		<li>Al 100 µL ilk tüp ve ikinci 10 -2 seyreltme elde etmek için ekleyin. Bu model 10 -8 son bir seyreltme ile biten kalan tüpler için devam.</li>
		<li>Transfer 100 µL Ağar kaplamalar ayrı ve 37 24 h için kuluçkaya her tüp ° C.</li>
		<li>Ertesi gün, her tabağa birimleri (CFUs) oluşturan colony saymak. ~ 100 CFUs ile kalıbı seçin. Karşılık gelen dilutions daha fazla deneyler için kullanın (100 µL ~ 100 CFUs =). 
		Not: Burada ~ 100 CFUs sonuçlanan 10 -6 seyreltme oldu.</li>
	</ol></li></ol> 3. MFnS kullanarak hızlı algılama E. coli O157: H7 <ol><li>1-100 arasında değişmektedir CFU sonuçlanan 10 -6 bakteriyel hisse senedi, miktarda artan çeşitli PBS Çözümleri (1 X, pH 7.4, 300 µL) Spike. MFnS tutarlı bir miktar eklemek (100 µL) Bu çözümler için.</li>
	<li>Sadece PBS (1 X, pH 7.4, 300 µL) içeren bir temel çözüm oluşturmak ve MFnS (100 µL).</li>
	<li>37 ° C'de 30 dk için çözümler kuluçkaya ve sonra oda sıcaklığında soğumaya izin.</li>
	<li>Manyetik relaxometer (0,47 Tesla) ve kayıt değişiklikleri gevşeme zamanlarda (T2) her çözümde CFUs göre transfer bireysel çözümler.
	<ol>T2 değerlerde değişiklikleri kaydetmek, sadece PBS ve MFnS içeren temel çözüm T2 değerini ölçerek başlamak için <li>.
		<ol><li>Yer manyetik çözümde relaxometer. İlgili yazılım açık, seçin &#34; T2 gevşeme &#34; ayarı ve basın &#34; ölçü birimi. &#34;</li></ol></li> <li>temel T2, topluluğu takip çeşitli ile çivili ek çözümler T2 değerini ölçmek bakteri konsantrasyonları. 
		Not: Taban çizgisi çivili T2 düşülen T2 T2 değişiklik eşdeğerdir.</li>
	</ol></li> <li>Manyetik relaxometer örnekleri kaldırmak ve 10 dakika süreyle 2880 x g de tüpler santrifüj kapasitesi</li>
	<li>Süpernatant dikkatle boşaltmak ve PBS (1 X, pH 7,4) 100 µL içinde bakteri granül resuspend.</li>
	<li>Eklemek 80 µL, her resuspension bir 96-şey plaka ve kayıt Floresans Koyulukları 595 nM. 
	Not: Test sonuçları bölümünde açıklandığı gibi göl su, süt ve diğerleri dahil olmak üzere farklı çözücüler kullanılarak tekrar edilebilir</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. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Escherichia+coli+in+the+Environment:+Implications+for+Water+Quality+and+Human+Health.">Escherichia coli in the Environment: Implications for Water Quality and Human Health.</a> Microbes Environ. 23 (2), 101-108 (2008).</li><li>Chiou, C. S., Hsu, S. Y., Chiu, S. I., Wang, T. K., Chao, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrio+parahaemolyticus+serovar+O3:K6+as+cause+of+unusually+high+incidence+of+food-borne+disease+outbreaks+in+Taiwan+from+1996+to+1999.">Vibrio parahaemolyticus serovar O3:K6 as cause of unusually high incidence of food-borne disease outbreaks in Taiwan from 1996 to 1999.</a> J Clin Microbiol. 38 (12), 4621-4625 (2000).</li><li>Zhou, 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=PCR+methods+for+the+rapid+detection+and+identification+of+four+pathogenic+Legionella+spp.+and+two+Legionella+pneumophila+subspecies+based+on+the+gene+amplification+of+gyrB.">PCR methods for the rapid detection and identification of four pathogenic Legionella spp. and two Legionella pneumophila subspecies based on the gene amplification of gyrB.</a> Appl Microbiol Biotechnol. 91 (3), 777-787 (2011).</li><li>Chen, J., Tang, J., Liu, J., Cai, Z., Bai, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+evaluation+of+a+multiplex+PCR+for+simultaneous+detection+of+five+foodborne+pathogens.">Development and evaluation of a multiplex PCR for simultaneous detection of five foodborne pathogens.</a> J Appl Microbiol. 112 (4), 823-830 (2012).</li><li>LeBlanc, J. 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=Switching+gears+for+an+influenza+pandemic:+validation+of+a+duplex+reverse+transcriptase+PCR+assay+for+simultaneous+detection+and+confirmatory+identification+of+pandemic+(H1N1)+2009+influenza+virus.">Switching gears for an influenza pandemic: validation of a duplex reverse transcriptase PCR assay for simultaneous detection and confirmatory identification of pandemic (H1N1) 2009 influenza virus.</a> J Clin Microbiol. 47 (12), 3805-3813 (2009).</li><li>Mahony, J. B., Chong, S., Luinstra, K., Petrich, A., Smieja, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+novel+bead-based+multiplex+PCR+assay+for+combined+subtyping+and+oseltamivir+resistance+genotyping+(H275Y)+of+seasonal+and+pandemic+H1N1+influenza+A+viruses.">Development of a novel bead-based multiplex PCR assay for combined subtyping and oseltamivir resistance genotyping (H275Y) of seasonal and pandemic H1N1 influenza A viruses.</a> J Clin Virol. 49 (4), 277-282 (2010).</li><li>Alvarez, M. 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. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-step,+nanoparticle-mediated+bacterial+detection+with+magnetic+relaxation.">One-step, nanoparticle-mediated bacterial detection with magnetic relaxation.</a> Nano Lett. 7 (2), 380-383 (2007).</li><li>Meeker, D. 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>

Bu nanoteknoloji gösterdiği uygulama henüz FDA tarafından onaylanmış değil.

Bu iletişim kuralı basit tamamen işlevsel MFnS üretmek için tasarlanmış mümkün olduğunca. Ancak, değişiklik Protokolü'nün kullanıcının nihai hedef bağlı olarak yararlı olabilecek çok önemli noktalar vardır. Örneğin, farklı antikor kullanımı birçok diğer patojenleri hedefleme için izin verecek. Ayrıca, bu iletişim kuralını molekülleri hedefleme olarak antikor kullanımı sınırlı değildir. Konak hücre reseptörleri gibi hedef patojenler için özel bağlayıcı ilgi olan herhangi bir molekül molekülleri hedefleme olarak da kullanılabilir. Hedefleme molekül bir birincil Amin veya alkol grubu vardır, ya da -si olmak bir için functionalized sürece, demir oksit nano tanecikleri iletişim kuralında listelenmiş EDC/NHS konjugasyon kimya göre yüzeyine Birleşik. İkinci olarak, MFnS her algılama çözümünde kullanılan miktarı farklı. Temel değer 100 ise daha sonra T2 değerleri değişimler daha az duyarlı olacak T2 değeri (yalnızca solvent ve hedef patojen olmadan nanosensor içeren) temel çözüm için 100-250 Bayan aralığında olması yeterli kullanılması önemlidir , nanosensor bir overabundance nedeniyle. Temel T2 değeri yükseltmek, nanosensor çözümünde miktarını azaltmak. Ancak, temel 250 ise, aşırı duyarlı hale gelir ve yanlış pozitif daha olası hale gelebilir. Bu nedenlerden dolayı bu temel çözüm T2 değeri 100-250 ms arasında amaç için önerilmektedir.
Geçerli bir bakım noktası tanı olarak kullanılmasını göz önünde bulundurarak bu Protokolü'nün geçerli benchtop manyetik relaxometer güvenilmesi sınırlamalardır. Etkili ve kararlı iken, bu manyetik gevşeme platformu kendi taşınabilirlik artırmak için boyutu azaltılabilir. Bu hangi ile bu platform farklı ortamlarda, gibi su kaynakları veya bakkal pazarlarda, etkili yerinde bakteriyel tarama için kullanılan olabilir kolaylığı artış olacaktır. Bu aynı zamanda daha uygun bakım noktası patojen algılama için yapım bu makine maliyetini azaltmak olabilir.
Hastalık tanı ve patojen tespiti ile ilgili olarak düşük kaynak ayarları'nda, bu platformu PCR ve ELISA da dahil olmak üzere bugün kullanılan geçerli patojen tanı yöntemleri daha etkili olma potansiyeline sahiptir. Bu geleneksel teknikleri büyük ölçüde etkili olduğu kanıtlanmıştır, onlar son derece pahalı, karmaşık ve yavaş vardır. Bu nedenle, düşük kaynak ayarları patojenler ve hastalık tanı Bakımı nokta tespiti için geliştirilen bir doğru tanı platformu için bir ihtiyaç vardır. Bu nispeten basit bir kullanımı, uygun maliyetli ve hızlı platformdur. Kenara ilk start-up ücreti gerekli makineleri (relaxometer ve plaka okuyucu) fiili MFnS nispeten ucuz ve çok kararlı. Buna ek olarak, T2 değerleri topluluğu basit ve profesyonel bir laborant gerektirmez.
Gelecekte, kimyasal ve biyolojik mühendisleri ile işbirliği her iki manyetik ve floresan tespiti MFnS kullanarak bakteriyel kontaminasyon için kullanılabilir daha taşınabilir, el cihazı tasarlamak için takip edilecektir. Daha küçük bir cihaz geliştirilmesi daha da bu algılama platformla ilgili maliyetleri azaltmak ve alanında etkinliğini artırmak için yardımcı olacaktır. Ayrıca, bu platform koruyucu ajanlar geliştirme etkinliğini çözümlemek için kullanılan potansiyeline sahiptir. Bizim verilerde gösterildiği gibi bizim MFnS sadece yaşamak hedefli bakteri ile bağlamak başardık ve üretilen ısı öldürdü bakteri ile inkübe zaman küçük hiçbir sinyal. Bunun üzerine dayalı, platformumuz koruyucu adayların etkinliğini test etmek için kullanılabilir, ve bu daha da ileride keşfetmeyi planlıyoruz.
Bu iletişim kuralı kritik adımlarda MFnS ilk sentezi ve T2 veri toplama içerir. Düzgün yüzen antikorlar T2 veri toplama ile müdahale değil emin olmak için MFnS arındırmak önemlidir. Ayrıca, değişiklikleri MFnS konsantrasyon T2 değerleri, yanlış pozitif/negatif riske değiştirecek gibi her test örneğinde yerleştirilen MFnS miktarı tutarlı, olması gerekir.
Sonuç olarak, MFnS bakteriyel kontaminasyon karşı mücadelede yeni bir adım vardır ve ek patojenler hedefleme elde daha da geliştirilecek ve tasarım daha taşınabilir makine takip etti. Düşük maliyetli ve düşük karmaşıklık MFnS kullanımı ile ilgili onları bakteriyel kontaminasyon yerinde tespiti için kullanılacak uygun bir aday yapar. Bu nanosensors sentezi dikkatli hazırlık gerektirir iken, gerçek bunların kullanımı oldukça kolaydır ve onlara gıda kaynaklı ve su kaynaklı hastalıklar azaltmak potansiyeline verir. Daha da geliştirilmesi, bu nanosensors uygulanması su depoları tarama görülebilir ve ticari olarak üretilen gıdaların ambalaj siteleri, Satılık ve belki de evleri noktaları.

Bakteriyel kontaminasyon hem de kalıcı geçtiği ticari gıda üretilen ve su kaynaklarının giderek hızlı ve spesifik tanı platformları için bir ihtiyaç yarattı. 1 , 2 , Salmonella, Staphylococcus, Listeria, Vibrio, Shigella, Bacillus ve Escherichia cins daha yaygın bakteriyel kirletici için yiyecek ve su kirlenmesi sorumlu bazılarıdır. 3 , 4 kez bakteriyel kontaminasyon Bu patojenler tarafından ateş, kolera, gastroenterit ve ishal gibi belirtiler olur. 4 su kaynaklarının kirlenme kez yeterince filtrelenmiş su erişimi olmayan topluluklar üzerinde ciddi ve olumsuz etkileri vardır ve gıda kontaminasyonu hastalıklar ve ürün geri çekme çabaları çok sayıda için açmıştır. 5 , 6
Bakteriyel kirlenme tarafından neden olduğu hastalıkların oluşumunu azaltmak için bir dizi hangi su ve yiyecek verimli satış veya tüketim önce taranabilir yöntemleri geliştirmek için çaba olmuştur. PCR,1,7,8,9,10 ELISA,11,12 döngü-aracılı izotermal amplifikasyon () gibi 3 teknikleri LAMBA),13,14 diğerleri arasında15,16,17,18,19,20,21, 22,23,24 son zamanlarda çeşitli patojenler tespiti için kullanılır. Geleneksel bakteriyel kültür yöntemleri ile karşılaştırıldığında, bu tekniklerin özgüllük ve zaman açısından çok daha verimli. Ancak, bu teknikler hala yanlış pozitif ve negatif, karmaşık prosedürleri ve maliyet ile mücadele. 1 , 3 , 25 multiparametric Manyeto-floresan nanosensors (MFnS) bakteriyel algılama için alternatif bir yöntem olarak önerilen bu nedenle içindir.
Bu nanosensors benzersiz olarak birlikte manyetik gevşeme ve floresan yöntemleri, hızlı ve doğru bir çift-algılama platformu için izin eşleyin. E. coli O157: H7 örnek kirletici kullanarak, MFnS dakika içinde olduğu kadar az 1 CFU algılama yeteneğini gösterilmiştir. Patojen özel antikorlar özgüllüğü artırmak için kullanılır ve algılama ve miktar her iki düşük ve yüksek kirlilik aralıklardaki bakteriyel kirletici için manyetik ve floresan modaliteleri kombinasyonu sağlar. 16 bakteriyel kontaminasyon durumunda patojen özgü antikorların hedefleme yetenekleri nedeniyle bakteri çevresinde nanosensors swarm. Manyetik nanosensors ile bakteri arasındaki manyetik demir çekirdekli ve çevresindeki su proton arasındaki etkileşimi sınırlar. Bu artış T2 gevşeme zamanlarda manyetik bir relaxometer tarafından kaydedildiği şekilde neden olur. Çözüm bakterilerde konsantrasyon yükselir gibi bakteri, alt T2 değerleri kaynaklanan artan sayıda nanosensors dağıtmak. Tersine, Floresans emisyon nanosensors patojen için doğrudan bağlı artan sayıda nedeniyle bakteri konsantrasyonu ile orantılı artar. Santrifüjü örnekleri ve bakteriyel Pelet yalıtım sadece doğrudan herhangi bir serbest yüzer nanosensors kaldırılması ve doğrudan Floresans emisyon sayısı ile korele bakteri iliştirilmiş nano tanecikleri tasarruf etmek bakteri içinde çözüm sunuyoruz. Bu mekanizma şematik gösterimi şekil 1' de temsil edilir.
Bu MFnS platform bakım noktası tarama unutmayın, düşük maliyetli ve taşınabilir özellikleri kaynaklanan ile dizayn edilmiştir. MFnS oda sıcaklığında kararlı olduğunu ve sadece doğru algılama bakteriyel kirletici için çok düşük konsantrasyonlarda gerekmektedir. Ayrıca, sentez sonra MFnS kullanımı basittir ve alanında eğitimli uzmanları kullanımı gerektirmez. Son olarak, bu tanı platform, bu tarafından bir platformda her türlü patojenler birçok farklı ortamlarda algılamak için kullanılan bir araç sağlayarak son derece özelleştirilebilir hedefleme için sağlar.

<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

Enterohemorrhagic Escherichia coli O157: H7-var bağlı su bazlı hem de ve gıda kaynaklı hastalıklar ve bir tehdit rağmen gıda ve su filtreleme yöntemleri kullanılan şu anda kalır. Polimeraz zincir tepkimesi (PCR) ve enzim bağlı immunosorbent deneyleri (ELISA) özellikle patojenik kirleticiler, algılayabilir gibi konvansiyonel bakteri algılama yöntemleri, bunlar geniş numune hazırlama ve uzun bekleme süreleri gerektirir. Ayrıca, bu uygulamaları talep gelişmiş Laboratuvar Cihazları ve ayarları ve eğitimli profesyoneller tarafından yürütülmelidir. Burada, bir protokol manyetik ve floresan parametreleri nanoparçacık tabanlı bir platform, eşsiz kombinasyonu özellikleri basit bir tanı tekniği için önerilmiştir. Önerilen multiparametric Manyeto-floresan nanosensors (MFnS) E. coli O157: H7 kirlenme olduğu kadar az 1 adet az 1 h çözümünüzde mevcut koloni oluşturan ile algılayabilir. Ayrıca, MFnS gibi karmaşık medyada son derece işlevsel kalır yeteneği süt ve göl su doğrulanmadı. Ek özgüllük deneyleri de MFnS yalnızca belirli hedef bakteri, hatta huzurunda benzer bakteriyel tür algılama yeteneğini göstermek için kullanılmıştır. Manyetik ve floresan yöntemleri eşleştirme algılama ve patojen bulaşma her iki erken ve geç-aşamalı kirlenme algılama içinde yüksek performans sergileyen konsantrasyonları, geniş bir alanda miktar sağlar. Etkinliği, uygun fiyatta ve MFnS taşınabilirliği için bakım noktası tarama bakteriyel kirletici için ideal bir aday ayarları, geniş bir ticari olarak paketlenmiş gıda su depoları dan onları.

MFnS etki mekanizması şekil 1' de temsil edilir. MFnS bakteriyel kirletici yüzeyi kümeleme MFnS magnetic cores ve çevresindeki hidrojen çekirdekleri arasındaki etkileşimler etkilemektedir. Bu kümeleme, manyetik gevşeme sonucu olarak değerlerini artırmak. Bakteriyel kirletici konsantrasyonu arttıkça, kümeleme azaltır ve T2 değerleri değişikliği azalır. Bu nedenle, bir floresan modality eklenmesi önemlidir. Bakteri konsantrasyonu arttıkça, her iki düşük ve yüksek konsantrasyon aralıklardaki bakteriyel kirletici hassas tespiti için izin MFnS tarafından üretilen floresan sinyal gücünü artırır.
İletişim kuralı16 MFnS sentezlenen ve ilk PBS (1 X, pH 7,4) çözümlerinde test. Tespiti için manyetik gevşeme, kullanılan ilk modalite T2 değerlerde değişiklikleri kaydetmek için kullanıldı. Protokol uyarınca örnekleri sonra centrifuged, granül resuspended ve floresan veri toplanmıştır. Karşılık gelen ΔT2 ve floresan emisyon değerleri Şekil 2' de sunulmuştur. Görüldüğü gibi ΔT2 değer bakteriyel kontaminasyon düşük konsantrasyonlarda en büyük ve kabaca 20 CFUs, doygunluk ulaştı. Floresans emisyon, öte yandan, daha doğru oldu &#62; 20 CFUs, bu iki modalities birleştirerek önemini gösteren. Bu birincil deneyleri Gölü su ve süt de dahil olmak üzere karmaşık medyada benzer testleri yapılmıştır. Bu nanosensors hala daha karmaşık medyada etkili olması için yapıldı. Bu deneyleri toplanan veriler şekil 3 ' te sunulan ve PBS içinde yürütülen deneyleri çok benzerdir. Bu bu nanosensors karmaşık medyada etkili kalmasını doğrular.
MFnS hem basit hem de karmaşık medyada bakteriyel kirletici varlığı tespit olabilir onayladıktan sonra testleri bir dizi sonra nanosensors tarafından tutulan özgüllük düzeyini belirlemek için yapılmıştır. Bu amaçla, MFnS hedef bakteri, ısı öldürdü hedef bakteri, hedef bakteri (patojen olmayan E. coli ve S. typhimurium) ve bir karışımı içeren çözümlerinde inkübe. Bu sadece bir özgüllüğü tahlil olduğu gibi verilerin toplanmasını manyetik gevşeme tek başına yeterli ve karşılık gelen veri şekil 4' te sunulmuştur. Görüldüğü gibi E. coli O157: H7, yaşamak isteyip MFnS bağlı ve diğer ısı öldü ya da hedef olmayan bakteriler için değil. Özgüllüğü bu düzeyde konjuge hedefleme antikorlar atfedilen ve daha fazla MFnS bile varlığında patojenik olmayan bakteriyel türler zaman belirli patojen kirletici maddeleri tespit etkili olacaktır onaylar.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55821/55821fig1.jpg"> 
Resim 1 : Manyeto-floresan algılama mekanizması. MFnS sentezi ve bakteriyel algılama çift kalıcı mekanizmasının şematik gösterimi. Bir kısa kuluçka süre sonrasında (30 dk), MFnS hassas bir arada manyetik rezonans ve floresan emisyon yoluyla hedef bakteri tespit edebiliyoruz. Bakteriyel kirletici yüzeyi MFnS kümeleme değişiklikleri bir manyetik relaxometer tarafından algılanabilir manyetik gevşeme değerleri neden olur. Buna ek olarak, floresan sinyallerini doğrudan bağlı bakteriyel kirletici için MFnS toplanan. Bu her iki düşük ve yüksek konsantrasyon aralıklardaki bakteriyel kirletici algılama yeteneğine sahip bir çift kalıcı algılama platformu sağlar. 16 bu rakam izni ile değiştirildi. 16
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55821/55821fig2v3.jpg"> 
Resim 2 : Prototip. A) manyetik gevşeme veri (ΔT2) ilk PBS solvent olarak E. coli O157: H7 (1-100 CFU) dilutions üzerinden toplanan (1 X, pH 7.4 =). Bay algılama bakterilerin daha düşük CFU sayar son derece hassas (iç metin: 1-20 CFU arasında değişen). Ancak, ΔT2 okuma daha yüksek bakteri konsantrasyonu doymuş oldu (&#62; 20 CFU), Bay algılama ve miktar aşamasındaki bakteriyel kirlenme için daha değerli olduğunu belirten. B) floresan emisyon verileri aynı çivili PBS Çözümleri (iç metin: doğrusallık arsa). Sonuçları bu duyarlılığı düşük CFU örnekleri için eksik olduğu süre Floresans algılama yöntemi daha yüksek CFU sayar daha duyarlı olduğunu gösterdi. Birlikte, bu veriler yeteneğini algılamak ve bakteriyel kontaminasyon içinde erken - ve geç-aşamaları bakteriyel kirlenme ölçmek için manyetik ve floresan yöntemleri göstermek. 16 ortalama üç ölçümleri görülen ± standart hata değerleri. Bu rakam izni ile değiştirildi. 16
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55821/55821fig3v3.jpg"> 
Şekil 3 : Karmaşık medya bakteriyel algılama. Manyetik gevşeme ΔT2 veri toplanan A) Gölü de dahil olmak üzere daha karmaşık ortamdan su ve süt B). Benzer önceki PBS çözümlerinden toplanan bilgiler, bu algılama bakteriyel kirletici 1-20 CFU (insets) aralığında daha duyarlı belirtilmişti. Karşılık gelen Floresans emisyon verileri C için toplanan) Gölü su ve D) süt örnekleri (insets: doğrusallık araziler), hangi CFU sayıları artan ile daha yüksek hassasiyet gösterdi. Bir kez daha, bu veriler ile diğer her modalite tamamlar etkinliğini göstermek ve karmaşık medyada işlevsel kalır yeteneğini doğrulamak. 16 ortalama üç ölçümleri görülen ± standart hata değerleri. Bu rakam izni ile değiştirildi. 16
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55821/55821fig4v3.jpg"> 
Şekil 4 : MFnS özgüllüğü. MFnS özgüllük bakteriyel çapraz-kirleticileri ve bir karışım ve B) ısı ihracı A) bir dizi içeren besin suyu çözümlerinde Bay analizi ile test edildi E. coli O157: H7. Görüldüğü gibi nanosensors ile sigara hedefli bakteri ve are hedef bakteri varlığında diğer kirletici maddeleri tespit hala yetenekli küçük hiçbir bağlama bu formu tarama yolu ile olacak sağlamak olduğu açık görülüyorble sigara patojen bakteri türlerinin sayısı içeren karmaşık ortamlarda kullanım için. C) daha fazla özgüllük test MFnS bir izotip antikor ile sentezleme tarafından gerçekleştirilmiştir (kırmızı daireler: Anti -E. coli O111), hangi sonuçlandı (siyah kareler) antikor Birleşik O157: H7 MFnS için karşılaştırıldığında hiçbir bağlama için çok az. Bu veri MFnS sadece daha fazla bakım noktası tanılama platformu olarak onların etkinliğini doğrulama uygun hedef bakteri ile tepki göstermektedir. 16 ortalama üç ölçümleri görülen ± standart hata değerleri. Bu rakam izni ile değiştirildi. 16

Watch this Scientific Journal Video about Foodborne Pathogen Screening Using Magneto-fluorescent Nanosensor: Rapid Detection of E. Coli O157:H7 at JoVE.com

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

Hızlı algılama özellikle patojenik bakterilerin manyetik gevşeme ve floresan emisyon modaliteleri kombinasyonu ile hedef ve bu protokol genel amacı, düşük maliyetli, taşınabilir için fonksiyonel nanosensors sentez etmektir.

Gıda kaynaklı patojen tarama kullanarak Manyeto-floresan Nanosensor: E. Coli O157: H7 hızlı tespiti

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

foodborne-pathogen-screening-using-magneto-fluorescent-nanosensor

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 Görüntüleme.  Pittsburg State University. Hızlı algılama özellikle patojenik bakterilerin manyetik gevşeme ve floresan emisyon modaliteleri kombinasyonu ile hedef ve bu protokol genel amacı, düşük maliyetli, taşınabilir için fonksiyonel nanosensors sentez etmektir.

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

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.

Kolorimetrik Algılama Paper-based<em&gt; Escherichia coli</em&gt;<em&gt; Salmonella</em&gt; Spp. Ve<em&gt; Listeria monocytogenes</em&gt; Tarım Su geniş hacimli

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

Çevre

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.

Bireysel Filth Sinekler gelen Gıda Kaynaklı Bakteriyel Patojenler Algılama

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).

Yapışkan bant tabanlı Örnekleme ve Floresans kombinasyonu In situ</emHızlı Algılama> Hibridizasyon Salmonella Taze üretin

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

İmmünoloji ve Enfeksiyon

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).

Optik Algılama<em&gt; E. coli</emMezopor Silikon Biyosensörlerin tarafından&gt; Bakteri

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 ...

Biyomühendislik

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.

Gıda kaynaklı patojen tespit etmek için bir elektrokimyasal DNA biyoalgılayıcı gelişimi

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.

Salmonella spp. testi ile taranması için yüksek üretilen iş platformu /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 ...

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.

Escherichia coli'nin Sürekli Akış-PCR Mikroakışkan Çipinde Amplifikasyonu ve Kapiler Elektroforez Sistemi ile Tespiti

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

Live Algılama<em&gt; Escherichia coli</em&gt; O157: PMA-qPCR H7 Hücreler

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. ...

Biyoloji

İzotermal amplifikasyon kullanılarak insan solunum yolu bakteriyel enfeksiyonu teşhisi

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.

Yazar Spotlight: Mikroakışkan Çip Kullanarak Solunum Patojenlerinin Hızlı Tespitini Geliştirme 

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.

Mikroakışkan çip bazlı döngü aracılı izotermal amplifikasyon yoluyla alt solunum yolu enfeksiyonlarına neden olan bakteriyel patojenlerin hızlı tespiti

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

Gıda kaynaklı patojen tarama kullanarak Manyeto-floresan Nanosensor: E. Coli O157: H7 hızlı tespiti

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Kolorimetrik Algılama Paper-based

Bireysel Filth Sinekler gelen Gıda Kaynaklı Bakteriyel Patojenler Algılama

Yapışkan bant tabanlı Örnekleme ve Floresans kombinasyonu In situ Hibridizasyon Salmonella Taze üretin

Optik Algılama

Gıda kaynaklı patojen tespit etmek için bir elektrokimyasal DNA biyoalgılayıcı gelişimi

Salmonella spp. testi ile taranması için yüksek üretilen iş platformu /Shigella spp.

Escherichia coli'nin Sürekli Akış-PCR Mikroakışkan Çipinde Amplifikasyonu ve Kapiler Elektroforez Sistemi ile Tespiti

Live Algılama

Mikroakışkan çip bazlı döngü aracılı izotermal amplifikasyon yoluyla alt solunum yolu enfeksiyonlarına neden olan bakteriyel patojenlerin hızlı tespiti

Mikroakışkan çip bazlı döngü aracılı izotermal amplifikasyon yoluyla alt solunum yolu enfeksiyonlarına neden olan bakteriyel patojenlerin hızlı tespiti