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

עבודה זו נתמכת על ידי K-INBRE P20GM103418, קנזס סויה הנציבות (הדיסקברי/ספק כח 1663), ACS PRF 56629-UNI7 כח פולימר כימיה הפעלה קרן, כל אס. אנו מודים הצלם האוניברסיטה, מר יעקב Anselmi, עבור עבודתו מצטיינים עם הווידאו. אנו מודים גם מר רוג'ר Heckert ואת גברת קאתה Heckert על תמיכתם הנדיבה למחקר.

1 סינתזה, Functionalization של מגנטו-פלורסנט רב פרמטרית Nanosensors (MFnS).
<ol><li>סינתזה של תחמוצת ברזל פאראמגנטי חלקיקים (IONPs) <ol><li>כדי להתכונן סינתזה IONP, להכין את הפתרונות הבאים 3: פתרון 1: FeCl 3 (0.70 g) ו- FeCl 2 H 2 O (2 מ"ל), פתרון 2: NH 4 הו (מל ' 2.0, מ' 13.4) H 2 O (15 מ ל), ו- 3 פתרון: חומצה polyacrylic (0.855 גרם) ב- H 2 O (5 מ"ל).</li>
		<li>להוסיף 90 µL של 2 מ' חומצת מימן כלורי (HCl) פתרון 1, ואז מיד מערבבים עם 2 פתרון תוך כדי vortexing-875 סל ד. לאחר מכן להוסיף 3 פתרון. המשך vortexing עבור 60 דקות</li>
		<li>צנטריפוגה כעשרים דקות ב 1,620 x ג Centrifuge את תגובת שיקוע במשך 20 דקות ב- g x 2,880...</li>
		<li>לטהר את תגובת שיקוע הסופי באמצעות דיאליזה. להוסיף את תגובת שיקוע שקית דיאליזה (MWCO 6 &#8722; 8 K) ומניחים אותו בתוך המכיל פוספט buffered תמיסת מלח (PBS) (ה-pH = 7.4) ובר ספין. תן לזה משרים למשך 12 שעות, החלפת מאגר טריים כל ה 2-3</li>
	</ol></li> <li>ההטיה של נוגדנים ספציפיים ליעד השטח של IONPs <ol><li>להכין את הפתרונות הבאים ארבע: פתרון א': 5 מ ג 1-אתיל - 3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide הידרוכלוריד (EDC) ב- 250 µL MES [2-(N- חומצה ethanesulfonic מורפולינו)] מאגר (0.1 M, pH = 6.8), פתרון ב': 3 מ ג של N-Hydroxysuccinimide (NHS) ב- µL 250 MES מאגר (0.1 M, pH = 6.8), 5 c: הפתרון µg של IgG1, mAb e. coli, ב- µL 225 של באגירה פוספט תמיסת מלח (PBS) (pH 7.4) , ואת הפתרון d: 4 מ ל IONP (5.0 mmol) ב 1 מ"ל ל- PBS (pH 7.4).</li>
		<li>להוסיף 2 (N-מורפולינו) ethanesulfonic חומצה (MES) מאגר פתרון A, לאחר מכן מיד להוסיף פתרון A D פתרון במרווחים קטנים בתוך 15 s, היפוך הפתרון לאחר כל הוספה לערבוב.</li>
		<li>מיד להתחיל להוסיף פתרון B D פתרון במרווחים קטנים במשך שלוש דקות. מיקס על ידי היפוך הפתרון לאחר כל הוספה.</li>
		<li>להוסיף פתרון C פתרון, במרווחים של 5 µL, היפוך הפתרון לאחר כל הוספה לערבוב.</li>
		<li>לאפשר תגובה במשך 3 שעות בטמפרטורת החדר ולאחר מכן המשך הדגירה ב 4 מעלות צלזיוס למשך הלילה.</li>
		<li>לטהר IONPs מצומדת Ab הנוצרת באמצעות מגנטי עמודה תוך שימוש PBS (ה-pH = 7.4, גמר [Fe] = 3.5 mmol) כדי להסיר את כל הנוגדנים unconjugated.
		<ol><li>שטיפת העמודה מגנטי עם PBS (1 מ"ל). הצמד את העמודה לוח מגנטי, והוסף פתרון IONP.</li>
			<li>לרחוץ את העמודה מגנטי עם PBS (1 מ"ל) שוב. הסר את העמודה מגנטי צלחת מגנטית. להוסיף העמודה PBS ולאסוף את הפתרון. החנות ב 4 ° C</li></ol></li></ol></li> <li>ומגעים פלורסנט 1, 1 &#39; - Dioctadecyl - 3,3,3 &#39;, 3 &#39;-צבע פרכלורט Tetramethylindocarbocyanine (DiI) לתוך הציפוי חומצה (במספר דוכנים) polyacrylic של IONPs מצומדת נוגדן באמצעות שיטת דיפוזיה הממס.
	<ol><li>כדי 4 מיליליטר IONPs, להוסיף dropwise 2.0 µL של DiI צבע (2 mmol) ב- µL 100 של דימתיל סולפוקסיד עם ערבוב רציף ב 1100 סל ד.</li>
		<li>Dialyze הפתרון שיתקבל (KDa MWCO 6-8, 12 שעות) נגד PBS, יצירת פתרון MFnS אחרון עם ריכוז הברזל הסופי של [Fe] = 2 mmol.</li>
	</ol></li> <li>אפיון של MFnS <ol><li>לניתוח spectrophotometric, להשתמש בקורא את הצלחת לזהות צבע DiI שעברו אנקפסולציה עם פליטת קרינה פלואורסצנטית-595 nM.</li>
		<li>אור דינאמי פיזור <ol><li>למקם מדגם של הפתרון MFnS zetasizer כדי לקבוע את גודל ממוצע ואת משטח פיקוד MFnS. 
			הערה: כאן, גודל ממוצע ודמי פני השטח של MFnS תפקודית נמצאו 77.09 nm ו-22.3 mV, בהתאמה.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 2. חיידקי Culturing והכנות פתרון מניות <ol><li><ol>Culturing חיידקי <li>מימה גלולה הליחה (e. coli O157:H7) ב 1 מ ל מרק מזין ולאחר מכן להוסיף אוטם 5 נוספים מרק.</li>
		<li>100 להחיל µL של פתרון זה צלחת אגר, פס באמצעות לולאה חיסון סטרילי, ואחריו הדגירה ב 37 ° C עבור 24h.</li>
		<li>לאחר 24 שעות, בחר של המושבה מבודד מהצלחת אגר ולהוסיף אותו 15 מ ל מרק תרבות. דגירה ב 37 מעלות צלזיוס במשך 4-6 ה', תוך מעקב אחר הערך צפיפות אופטית (ספיגת על 600 nm).</li>
		<li>ברגע מתקבל ערך צפיפות אופטית של 0.1, תפסיק culturing ולבצע דילולים טורי.</li>
	</ol></li> <li>דילולים טורי <ol><li>µL 900 להוסיף מרק מזין כדי 8 צינורות סטרילי microcentrifuge.</li>
		<li>להוסיף 100 µL של חיידקי התליה אל הצינור הראשון (דילול 10 -1).</li>
		<li>לקחת 100 µL מהרגע הראשון צינור והוסף אותו השנייה, כדי להשיג לדילול של 10 -2. להמשיך את הדפוס הזה עד שהשפופרות הנותרים, המסתיימים לדילול הסופי של 10 -8-</li>
		<li>העברת 100 µL מהצינור כל להפריד בין פלטות אגר, ולאחר תקופת דגירה של 24 שעות ביממה ב- 37 מעלות צלזיוס.</li>
		<li>למחרת, לספור את המושבה יוצרי יחידות (CFUs) על כל צלחת. בחר את הצלחת עם ~ 100 CFUs. השתמש דילולים התואם לניסויים נוספים (100 µL = ~ 100 CFUs). 
		הערה: כאן זה היה דילול 10 -6 שתוצאתם ~ 100 CFUs.</li>
	</ol></li></ol> 3. מהיר O157:H7 הזיהוי של אי קולי באמצעות MFnS <ol><li>ספייק פתרונות PBS שונים (1 X, ה-pH 7.4, 300 µL) עם הגדלת כמויות של המניה חיידקי 10 -6, וכתוצאה מכך ב CFU נע בין 1 ל- 100. להוסיף כמות עקבית של MFnS (100 µL) לפתרונות אלה.</li>
	<li>ליצור פתרון בסיסי אחד המכיל רק PBS (1 X, ה-pH 7.4, 300 µL) ו MFnS (100 µL).</li>
	<li>דגירה פתרונות למשך 30 דקות ב 37 מעלות צלזיוס ולאפשר להם להתקרר לטמפרטורת החדר ואז.</li>
	<li>פתרונות ייחודיים העברה מגנטי relaxometer (0.47 טסלה), שינויים בתקופות רגיעה (T2) ביחס CFUs כל פתרון.
	<ol><li>כדי להקליט שינויים בערכי T2, להתחיל על ידי מדידת הערך T2 של הפתרון בסיסית המכילה רק PBS ואת MFnS.
		Relaxometer <ol><li>המקום הפתרון ב המגנטי. פתח את התוכנה המתאימים, בחר &#34; T2 הרפיה &#34; בהגדרה ולחץ &#34; מידה. &#34;</li></ol></li> <li>בעקבות אוסף המוזיאון של התוכנית הבסיסית T2, למדוד את הערכים T2 של הפתרונות נוספים היו מתובל שונים ריכוזי חיידקים. 
		הערה: השינוי ב T2 שווה ל בסיסית T2 המופחת של T2 מחודדים.</li>
	</ol></li> <li>להסיר דגימות relaxometer מגנטי, centrifuge הצינורות ב g x 2880 במשך 10 דקות</li>
	<li>Decant את תגובת שיקוע, resuspend כדורי חיידקי ב 100 µL ל- PBS (1 X, ה-pH 7.4).</li>
	<li>80 להוסיף µL של כל resuspension צלחת 96-ובכן, עוצמות קרינה פלואורסצנטית הרשומה ב- 595 nM. 
	הערה: בדיקות שניתן לחזור על שימוש ממיסים שונים, כולל אגם מים, חלב ואחרים כפי שמתואר במקטע תוצאות</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>

היישום והפגינו של ננו-טכנולוגיה זו היא לא אושרו על ידי ה-FDA.

פרוטוקול זה תוכנן כדי לייצר MFnS תקינים הכי פשוט ככל האפשר. עם זאת, ישנם רבים נקודות מפתח בו שינוי בפרוטוקול עשוי להיות שימושי, בהתאם למטרה הקצה של המשתמש. לדוגמה, השימוש של נוגדנים שונים תאפשר מיקוד של רבים פתוגנים אחרים. בנוסף, פרוטוקול זה אינה מוגבלת לשימוש של נוגדנים כמו ...

המופע מתמיד לזיהום חיידקי בשני בכמויות מסחריות מזון, מקורות המים יצרה צורך פלטפורמות אבחון יותר ויותר מהירה, מדויקת. 1 , 2 חלק נפוץ יותר חיידקים מזהמים אחראי לזיהום מים ואוכל הם סוגים סלמונלה, סטפילוקוקוס, ליסטריה, ויבריו, שיגלה, Bacillus ו Escherichia. 3 , 4 זיהום חיידקי על ידי פתוגנים אלה לעיתים קרובות תוצאות סימפטומים כגון חום, כולרה, דלקת הקבה והמעים, שלשול. 4 זיהום מקורות מים לעיתים קרובות יש תופעות לוואי דרסטית על קהילות ללא גישה למים מסוננים מספיק, ולא מזון וזיהום הוביל מספר רב של מחלות, המוצר אחזור המאמצים. 5 , 6
על מנת לצמצם את המופע של מחלות הנגרמת על ידי זיהום חיידקי, היו מספר המאמצים לפתח שיטות שבו מים ומזון ניתן ביעילות לסרוק לפני מכירה או הצריכה. 3 טכניקות כגון PCR,1,7,8,9,10 , אליסה,11,(בתיווך לופ הגברה איזותרמי12 המנורה),13,14 בין היתר,15,16,17,18,19,20,21, 22,23,24 לאחרונה שימשו לצורך זיהוי של פתוגנים שונים. בהשוואה לבקטריאלי מסורתי culturing שיטות, טכניקות אלו יעילים הרבה יותר לגבי ירידה לפרטים וזמן. עם זאת, שיטות אלה עדיין מתקשים עם תוצאות false חיוביות, שליליות, הליכים מורכבים ועלות. 1 , 3 , 25 זה מהסיבה הזאת מגנטו-פלורסנט multiparametric nanosensors (MFnS) מוצעים כאמצעי חלופי לגילוי חיידקי.
באופן ייחודי, אלה nanosensors זוג יחד הרפיה מגנטי ואופני פלורסנט, המאפשר פלטפורמה כפולה-זיהוי מהיר ומדויק. באמצעות e. coli O157:H7 כמו לדוגמה מזהם, הוא הפגין היכולת של MFnS לאתר CFU אחד בתוך דקות. נוגדנים ספציפיים הפתוגן משמשים כדי להגדיל ירידה לפרטים, השילוב של שיטות המגנטי והן פלורסנט מאפשר זיהוי, כימות של חיידקים מזהמים בטווחים בשני נמוך ולא גבוה-זיהום. 16 במקרה של זיהום חיידקי, nanosensors שוחים מסביב החיידקים בשל היכולות מיקוד של נוגדנים ספציפיים הפתוגן. האיגוד בין nanosensors מגנטי לבין חיידקים מגביל את האינטראקציה בין ליבת ברזל מגנטית של הפרוטונים במים שמסביב. זה גורם גידול טיימס הרפיה T2, כפי שנרשם על ידי relaxometer מגנטי. כמו ריכוז החיידקים בתמיסה עולה, nanosensors לפזר עם מספר גדל של חיידקים, וכתוצאה מכך T2 ערכים נמוכים יותר. לעומת זאת, פליטת קרינה פלואורסצנטית יגדל בפרופורציה עם ריכוז חיידקים, עקב מספר מוגברת של nanosensors קשורה ישירות הפתוגן. צנטריפוגה של הדגימות, ובידוד של בגדר חיידקי, יהיה רק לשמר על חלקיקים מחובר ישירות החיידקים, הסרת כל nanosensors לתרשים, ישירות מתאם את פליטת קרינה פלואורסצנטית עם מספר חיידקים להציג פתרון. ייצוג סכמטי של מנגנון זה מיוצג באיור1.
הפלטפורמה MFnS תוכנן עם בשלב של טיפול הקרנה במוח, וכתוצאה מכך מאפיינים נמוכים ונייד. MFnS יציבים בטמפרטורת החדר, נדרשים רק בריכוזים מאוד נמוכים עבור איתור מדויק של חיידקים מזהמים. יתר על כן, לאחר סינתזה, השימוש MFnS היא פשוטה, ללא צורך בשימוש אנשי מקצוע מיומנים בתחום. לבסוף, הפלטפורמה האבחון מאפשר מיקוד להתאמה, מתן אמצעים על-ידי אילו זה פלטפורמה אחת עשוי לשמש כדי לזהות פתוגנים מכל הסוגים, הגדרות שונות רבות.

<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 נקשר שניהם waterborne והקאה מחלות ואת השרידים איום למרות השיטות מזון, מים-סינון בשימוש כיום. תוך כדי שיטות זיהוי חיידקים קונבנציונליים, כגון תגובת שרשרת פולימראזית (PCR), מבחני מקושרים-אנזים immunosorbent (אליסה) יכול לזהות באופן ספציפי מזהמים פתוגניים, הם דורשים קליניים נרחבים ההמתנה ממושך. בנוסף, שיטות עבודה מומלצות אלה דורשים מכשירי מעבדה מתוחכמת, הגדרות, צריך להתבצע על ידי אנשי מקצוע מיומנים. במסמך זה, פרוטוקול מוצע עבור טכניקה אבחון פשוט מציע שילוב ייחודי של הפרמטרים מגנטי, פלורסנט פלטפורמה מבוססת ננו-חלקיק. המוצע multiparametric מגנטו-פלורסנט nanosensors (MFnS) יכול לזהות זיהום O157:H7 e. coli , עם מעט ככל המושבה יוצרי יחידה 1 נוכח פתרון בתוך פחות משעה. יתר על כן, היכולת של MFnS להישאר פונקציונלי מאוד בתקשורת מורכבים כגון חלב אומת המים באגם. מבחני ירידה לפרטים נוספים שימשו גם להפגין את היכולת של MFnS רק לזהות חיידקים היעד הספציפי, אפילו בנוכחות מינים דומים חיידקי. הזיווג של שיטות מגנטי, פלורסנט מאפשר זיהוי, כימות של פתוגן זיהום במגוון רחב של ריכוזים, מפגין שלה ביצועים גבוהים בזיהוי זיהום שני, מאוחר-בשלב מוקדם. היעילות, מקלחון, ניידות של MFnS לבצע אותם מועמדת אידיאלית עבור בשלב של טיפול הקרנה של חיידקים מזהמים במגוון רחב של הגדרות, מאגרים ימיים מזונות ארוזים בצורה מסחרית.

מנגנון הפעולה MFnS מיוצג באיור1. קיבוץ באשכולות של MFnS סביב השטח של חיידקים מזהמים משבש האינטראקציות בין את magnetic cores של MFnS גרעינים מימן שמסביב. בעקבות זה הרפיה קיבוץ באשכולות, מגנטי ערכים להגדיל. ריכוז חיידקים מזהמים גודלת, קיבוץ באשכולות מפחית, מקטין השינוי בערכים T2. לפיכך, הת?...

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

המטרה הכוללת של פרוטוקול זה לסנתז nanosensors תפקודית עבור ניידים, חסכוני, זיהוי מהיר של דווקא בחרו חיידקים פתוגניים באמצעות שילוב של הרפיה מגנטי ואופני פליטת קרינה פלואורסצנטית.

והקאה הפתוגן הקרנה באמצעות מגנטו-פלורסנט ננו-חיישן: איתור מהיר של e. Coli O157:H7

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 de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

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

7.6K Views.  Pittsburg State University. המטרה הכוללת של פרוטוקול זה לסנתז nanosensors תפקודית עבור ניידים, חסכוני, זיהוי מהיר של דווקא בחרו חיידקים פתוגניים באמצעות שילוב של הרפיה מגנטי ואופני פליטת קרינה פלואורסצנטית.

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.

מבוסס נייר Colorimetric איתור של<em&gt; חיידקי Escherichia</em&gt;,<em&gt; סלמונלה</em&gt; Spp., ו<em&gt; חיידקי ליסטריה</em&gt; מכמויות גדולות של מים לחקלאות

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

Environment

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.

איתור של foodborne פתוגנים חיידקיים מזבובי הפרט Filth

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).

שילוב של הדגימה דבק קלטת מבוססי פלואורסצנטי באתרו הכלאה עבור איתור מהיר של סלמונלה על תוצרת טרייה

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

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).

זיהוי אופטי של<em&gt; א coli</em&gt; חיידקים על ידי Biosensors הסיליקון Mesoporous

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 ...

Bioengineering

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.

התפתחות ביוסנסור אלקטרוכימי דנ א כדי לזהות חיידק והקאה

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.

פלטפורמה תפוקה גבוהה להקרנה של סלמונלה spp /שיגלה 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.

הגברה של Escherichia coli בשבב מיקרופלואידי PCR בזרימה רציפה וגילויו באמצעות מערכת אלקטרופורזה נימית

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

איתור של שידור חי<em&gt; חיידקי Escherichia</em&gt; O157: H7 תאים על ידי 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. ...

Biology

אבחון זיהומים חיידקיים בדרכי הנשימה בבני אדם באמצעות הגברה איזותרמית

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.

מחבר זרקור: קידום זיהוי מהיר של פתוגנים נשימתיים באמצעות שבב מיקרופלואידי 

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.

זיהוי מהיר של פתוגנים חיידקיים הגורמים לזיהומים בדרכי הנשימה התחתונות באמצעות הגברה איזותרמית בתיווך לולאה בתיווך שבב מיקרופלואידי

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

והקאה הפתוגן הקרנה באמצעות מגנטו-פלורסנט ננו-חיישן: איתור מהיר של e. Coli O157:H7

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

מבוסס נייר Colorimetric איתור של

איתור של foodborne פתוגנים חיידקיים מזבובי הפרט Filth

שילוב של הדגימה דבק קלטת מבוססי פלואורסצנטי באתרו הכלאה עבור איתור מהיר של סלמונלה על תוצרת טרייה

זיהוי אופטי של

התפתחות ביוסנסור אלקטרוכימי דנ א כדי לזהות חיידק והקאה

פלטפורמה תפוקה גבוהה להקרנה של סלמונלה spp /שיגלה spp.

הגברה של Escherichia coli בשבב מיקרופלואידי PCR בזרימה רציפה וגילויו באמצעות מערכת אלקטרופורזה נימית

איתור של שידור חי

זיהוי מהיר של פתוגנים חיידקיים הגורמים לזיהומים בדרכי הנשימה התחתונות באמצעות הגברה איזותרמית בתיווך לולאה בתיווך שבב מיקרופלואידי

זיהוי מהיר של פתוגנים חיידקיים הגורמים לזיהומים בדרכי הנשימה התחתונות באמצעות הגברה איזותרמית בתיווך לולאה בתיווך שבב מיקרופלואידי