E. 大腸菌o157: h7 の食品由来病原体のスクリーニングを使用して磁気蛍光ナノセンサー: 迅速検出
Summary
このプロトコルの全体的な目標はポータブル、コスト効果の高い、機能的なナノセンサーを合成する、特にターゲットに磁気緩和と蛍光発光モダリティの組み合わせにより病原性細菌の迅速検出。
Abstract
腸管出血性大腸菌o157: h7 は、水性の両方にリンクされている媒介する病気と食料と水上映方法にも関わらず脅威は現在使用されるまま。従来の細菌検出方法、ポリメラーゼ連鎖反応 (PCR)、酵素抗体法 (ELISA) 特に病原性の汚染物質を検出できるよう彼らが豊富なサンプル準備と待機時間が長く必要です。さらに、これらのプラクティスは洗練された実験室の器械と設定、要求し、訓練を受けた専門家によって実行される必要があります。ここで、ナノ粒子ベースのプラットフォームの磁気および蛍光パラメーターの一意の組み合わせを備えて簡単診断技術のためのプロトコルを提案します。提案多重磁気蛍光ナノセンサー (MFnS) は、大腸菌o157: h7 汚染としてはほとんど 1 コロニー形成単位未満 1 時間以内のソリューションに存在を検出できます。牛乳など複雑なメディアで高機能を維持する MFnS の能力をさらに、湖の水を確認します。その他特異性アッセイも同じような細菌種の存在下でも、特定のターゲット細菌のみを検出する MFnS の能力を発揮する使用されました。検出の両方の初期と後期段階の汚染検出でその高性能を出展、濃度の広い範囲の病原体汚染の定量化により、磁気や蛍光灯のモダリティのペアリングします。有効性、手頃な価格、および、MFnS の移植性から作ることがポイント ・ オブ ・ ケア スクリーニング細菌汚染のための理想的な候補の設定の広い範囲で市販加工食品に水生の貯水池。
Introduction
両方の細菌汚染度の永続的な発生市販食品と水の源はますます急速なと特定の診断プラットフォームの必要性を作成しました。1,2より一般的な細菌汚染食料と水の汚染のための責任の一部はサルモネラ、黄色ブドウ球菌、リステリア菌、腸炎ビブリオ、赤痢菌、細菌、大腸菌属です。3,4多くの場合これらの病原体が細菌汚染の結果熱、コレラ、胃腸炎、下痢などの症状。4しばしば水源の汚染が十分にろ過された水へのアクセスなしでコミュニティに抜本的な不利な影響と食品汚染が病気や製品のリコールの努力の偉大な数につながっています。5,6
細菌汚染に起因する病気の発生を減らすために、水と食品を効率的にスキャン販売または消費する前に方法を開発する努力の数がずっとあります。1,7,8,9,10 12ループ lamp 法 (11,, elisa 法、PCR などの3手法ランプ)13,14 15、16,17,18,19,20,21、 22,23,24は、最近様々 な病原体の検出に使用されています。伝統的な細菌の培養方法と比較して、これらの技術、特異性と時間に関してはるかに多く効率的です。しかし、これらの技術はまだ偽陽性とネガ、複雑な手順、コストと戦います。1,3,25細菌検出のための代替方法として多重磁気蛍光ナノセンサー (MFnS) を提案する、まさにこの理由のためです。
これらナノセンサーでの磁気緩和と迅速かつ適確なデュアル検出プラットフォームを可能にする蛍光のモダリティのペアリング方法一緒に一意に。E. 大腸菌o157: h7 を使用すると、サンプルの汚染物質として、分以内として少し 1 CFU を検出する MFnS の能力を発揮します。病原体特異抗体は特異性を上げるため、磁気や蛍光灯のモダリティの組み合わせにより、検出の両方の低と高の汚染範囲の細菌汚染の定量化。16細菌汚染の場合、ナノセンサー、細菌病原体特異的抗体のターゲットの能力のため周辺群発地震します。磁気ナノセンサーと細菌の間のバインドは、磁気鉄のコアと周辺の水のプロトン間の相互作用を制限します。これは磁気 relaxometer で記録された T2 緩和時間の増加を引き起こします。ソリューションにおける細菌の濃度が上昇すると、T2 値が小さい結果、細菌数の増加など、ナノセンサーを分散します。逆に、病原体を直接バインド ナノセンサーの数が増えたため、細菌の濃度に比例した蛍光性の放出が増えます。サンプルの遠心分離と分離細菌のペレットのみ任意の浮遊ナノセンサーを取り外して直接関連付けの数と蛍光性の放出、細菌に直接接続されているナノ粒子を節約します。ソリューションに存在する細菌。このメカニズムの概略は、図 1で表されます。
この MFnS プラットフォームは、ポイント ・ オブ ・ ケア スクリーニング低コスト ・ ポータブルの特性で、心で設計されています。MFnS は常温で安定しているし、細菌汚染の正確な検出のための非常に低濃度で必要なだけです。さらに、合成後に、、MFnS の使用は簡単、分野で訓練を受けた専門家の使用を必要としません。最後に、この診断プラットフォームにより高度なカスタマイズをターゲットに、さまざまな設定のすべての種類の病原体を検出する 1 つのプラットフォームを使用可能性があります、この手段を提供します。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルは、単に完全に機能の MFnS を生成する設計されている可能な限り。ただし、プロトコルの変更、ユーザーの目的に応じて、役に立つかもしれない多くの重要なポイントがあります。たとえば、異なった抗体の使用は他の多くの病原体の対象になります。さらに、このプロトコルは抗体分子をターゲットとしての使用に限定ではありません。ホスト細胞?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、K INBRE P20GM103418、カンザス大豆委員会 (KSC/PSU 1663 年)、ACS PRF 56629 UNI7 と SS にすべて電源ユニット高分子化学スタートアップ資金によってサポートされます。ビデオと彼の顕著な仕事のため大学のビデオグラファー、ジェイコブ アンセルミ氏に感謝いたします。我々 もありがとう氏のロジャー ・ Heckert と夫人カタ Heckert 研究のための彼らの寛大なサポート。
Materials
| Ferrous Chloride Tetrahydrate | Fisher Scientific | I90-500 | |
| Ferric Chloride Hexahydrate | Fisher Scientific | I88-500 | |
| Ammonium Hydroxide | Fisher Scientific | A669S-500 | |
| Hydrochloric Acid | Fisher Scientific | A144S-500 | |
| Polyacryllic Acid | Sigma-Aldrich | 323667-100G | |
| EDC | Thermofisher Scientific | 22980 | |
| NHS | Fisher Scientific | AC157270250 | |
| Anti-E. coli O111 antibody | sera care | 5310-0352 | |
| Anti-E. coli O157:H7 antibody [P3C6] | Abcam | ab75244 | |
| DiI Stain | Fisher Scientific | D282 | |
| Nutrient Broth | Difco | 233000 | |
| Freeze-dried E. coli O157:H7 pellet | ATCC | 700728 | |
| Magnetic Relaxomteter | Bruker | mq20 | |
| Zetasizer | Malvern | NANO-ZS90 | |
| Plate Reader | Tecan | Infinite M200 PRO | |
| Magnetic Column | QuadroMACS | 130-090-976 | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5804 Series | |
| Centrifuge (accuSpin Micro 17) | Fisher Scientific | 13-100-676 | |
| Floor Model Shaking Incubator | SHEL LAB | SSI5 | |
| Analytical Balance | Metler Toledo | ME104E | |
| Digital Vortex Mixer | Fisher Scientific | 02-215-370 | |
| Open-Air Rocking Shaker | Fisher Scientific | 02-217-765 |
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