Foodborne Pathogen Screening met behulp van Magneto-belichting fluorescerende Nanosensor: Snelle detectie van E. Coli O157:H7

Het permanente exemplaar van bacteriële besmetting in zowel commercieel geproduceerd voedsel en waterbronnen heeft behoefte aan een steeds snelle en specifieke diagnostische platformen gemaakt. ^{1 , 2} zijn enkele van de meest voorkomende bacteriële verontreinigingen die verantwoordelijk zijn voor de verontreiniging van voedsel en water uit de Salmonella, Staphylococcus, Listeria, Vibrio, Shigella, Bacillus en Escherichia geslachten. ^{3 , 4} bacteriële besmetting door deze ziekteverwekkers vaak leidt tot symptomen zoals koorts, cholera, gastro-enteritis en diarree. ⁴ besmetting van waterbronnen vaak drastische en nadelige gevolgen heeft voor de Gemeenschappen zonder toegang tot voldoende gefilterd water en verontreiniging van levensmiddelen heeft geleid tot een groot aantal ziekten en product recall inspanningen. ^{5 , 6}

Teneinde het ontstaan van ziekten veroorzaakt door bacteriële besmetting, zijn er een aantal inspanningen voor de ontwikkeling van methoden waarmee water en voedsel kunnen worden efficiënt gescand vóór de verkoop of het verbruik. ³ technieken zoals de PCR,^1,7,8,9,10 ELISA,^11,12 ()-lus-gemedieerde isotherme amplificatie LAMP),^13,14 o.a.^{15,16,17,18,19,20,21, 22,23,24} onlangs zijn gebruikt voor de detectie van verschillende ziekteverwekkers. Vergeleken met traditionele bacteriële culturing methoden, zijn deze technieken veel efficiënter met betrekking tot de specificiteit en de tijd. Echter, deze technieken nog steeds worstelen met valse positieven en negatieven, ingewikkelde procedures en kosten. ^{1 , 3 , 25} het is om deze reden dat multiparametric magneto-belichting fluorescerende nanosensors (MFnS) worden voorgesteld als een alternatieve methode voor de detectie van bacteriële.

Deze nanosensors koppel uniek samen magnetische ontspanning en fluorescerende modaliteiten, waardoor voor een dual-detectie-platform dat is zowel snel als nauwkeurig. Met behulp van E. coli O157:H7 als een monster verontreinigingen, wordt het vermogen van MFnS om op te sporen zo weinig als 1 CFU binnen enkele minuten aangetoond. Pathogeen-specifieke antilichamen worden gebruikt om de specificiteit, en de combinatie van zowel magnetische als tl modaliteiten zorgt voor de detectie en kwantificering van bacteriële contaminanten in zowel laag – en hoog-besmetting bereiken. ¹⁶ in het geval van bacteriële besmetting, zal de nanosensors rond de bacteriën als gevolg van de targeting mogelijkheden van de pathogeen-specifieke antilichamen zwerm. De binding tussen de magnetische nanosensors en bacteriën beperkt de interactie tussen de magnetische ijzeren kern en het omringende water protonen. Dit veroorzaakt een toename in de T2 ontspanning tijden, zoals geregistreerd door een magnetische relaxometer. Als de concentratie van bacteriën in oplossing stijgt, wordt de nanosensors met het toegenomen aantal bacteriën, wat resulteert in lagere T2 waarden verspreiden. Omgekeerd, fluorescentie emissie zal toenemen in verhouding met de concentratie van bacteriën, als gevolg van het toegenomen aantal nanosensors direct gebonden aan pathogenen. Centrifugeren van de monsters, en isolatie van de bacteriële pellet, zal alleen de nanodeeltjes die rechtstreeks zijn verbonden met de bacteriën, een vrij zwevende nanosensors verwijderen en direct correleren de fluorescentie-uitstoot met het aantal besparen bacteriën aanwezig in oplossing. Een schematische weergave van dit mechanisme wordt afgebeeld in Figuur 1.

Dit MFnS-platform is ontworpen met point-of-care screening in het achterhoofd, wat resulteert in lage kosten en draagbare kenmerken. MFnS zijn stabiel bij kamertemperatuur, en alleen in zeer lage concentraties voor nauwkeurige detectie van bacteriële verontreinigende stoffen zijn verplicht. Bovendien, na synthese, gebruik van de MFnS is eenvoudig en vereist niet het gebruik van opgeleide professionals in het veld. Tot slot, dit diagnostische platform voorziet hoogst klantgerichte richt, zodat zij over een middel door welke dit één platform kan worden gebruikt voor het detecteren van ziekteverwekkers van alle soorten, in vele verschillende settings.