细菌检测

TRULY QUANTITATIVE MEASUREMENT OF TOTAL BACTERIAL TITRE

Author: admin     Date: August 25, 2021

细菌是一种广泛存在于自然界的原核微生物,具有体型微小(0.5~5 μm)、结构简单、繁殖迅速、容易变异及环境适应能力强等特点,对人们的日常生活与生产具有诸多影响。一方面,细菌可以寄生在人的消化道与人形成稳定的共生关系,也可以为人类所利用,构建各种基因工程菌用于食品生产、药品生产及环境净化等。例如,以乳酸菌为代表的益生菌被广泛应用于酸奶和饮料的制作,其相关产品由于兼具美味和保健功能而备受消费者的青睐。另外一方面,细菌会分解食品中的营养物质,导致食品营养流失、风味改变及保质期内变质;一些具有重大危害性的致病菌如志贺氏菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌的存在直接威胁到消费者的生命健康;随着抗生素被大量和长期使用,特别是滥用和误用,细菌耐药性问题日趋严重,目前已成为当今人类抗感染治疗中面临的最严峻的挑战之一。因此,发展快速、灵敏、特异的细菌检测分析方法对食品安全、环境检测、疾病机理及诊断治疗和生物恐怖袭击的防范等方面具有重要意义。

随着科学技术的不断发展,目前可用于细菌检测和分析的方法多种多样。第一类是传统的基于平板培养的方法,简称平板培养法。但是,该方法工作量大、实验耗材多、实验周期长以及只能培养自然环境中的一小部分微生物。第二类是基于多细胞测定的细菌分析方法,比如聚合酶链式反应技术(PCR)、酶联免疫反应实验(ELISA)、代谢组学技术和各种生物传感技术等。基于多细胞测定的分析方法通过分析细菌的特定成分来间接反映细菌的存在,这些特定成分有可能只是细菌裂解后释放的分子,无法证实一个完整细菌的真实存在,不能同时对细菌的生理状态进行表征,可获得的信息量非常有限。第三类是单细胞水平的细菌检测方法,比如显微镜观察、流式细胞仪(FCM)分析和微流控芯片技术等。理想的单细胞水平检测应具备高灵敏度和高通量两个条件,然而,目前主流的单细胞水平分析方法绝大多数只能满足上述条件之一。

流式细胞术被认为有潜力取代传统的平板培养法成为未来检测细菌的标准方法。 细菌粒径较小,内部结构简单,自身表达的生物分子数目较低(如低丰度的膜蛋白表达),无法标记足够多的荧光探针,因此,它们产生的散射光和荧光信号都较弱.传统流式细胞仪由于检测灵敏度的限制,无法检测粒径小于500 nm或荧光信号小于数百个FITC当量的细菌,然而相当一部分的细菌的粒径小于这个尺寸. 与传统的流式细胞仪相比,纳米流式检测仪的散射检测灵敏度较传统流式细胞仪提高 3-5 个数量级,荧光检测灵敏度较传统流式细胞仪提升几百倍。 纳米流式检测仪已经在细菌检测方面有诸多应用案例。

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