研究簡介：細(xì)菌性食源性病原體包括各種疾病和繼續(xù)威脅著全世界的公共健康。而李斯特菌(LM)是最危險的細(xì)菌之一。這種細(xì)菌會對孕婦、新生兒，老年人或免疫功能低下的人造成致命的食源性疾病。許多國家已經(jīng)對李斯特菌實行零容忍政策，因為它有一個較低的感染劑量(<1000個細(xì)胞)和高死亡率。對這種細(xì)菌性食源性病原體的傳統(tǒng)方法主要包括生化檢測、細(xì)胞檢測，但這些檢測存在著一些弊端，例如密集的勞動和耗時的程序。研究人員合成了一種具有高表面積和可調(diào)孔的有序的介孔氧化鎢，并將其作為傳感材料并提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)對李斯特菌快速、靈敏、選擇性的檢測方法，通過使用基于介孔WO3氣體傳感器實現(xiàn)對這種單核細(xì)胞檢測。
芬蘭Bioscreen全自動生長曲線分析儀的應(yīng)用
應(yīng)用芬蘭的Bioscreen全自動生長曲線分析儀測試了單核增生李斯特菌的生長情況影響，培養(yǎng)維溫度為37度，培養(yǎng)時間為18h，每隔30分鐘測試一次OD580值，培養(yǎng)過程中搖晃、生長及OD值的測試全是自動完成的，由于細(xì)菌的生長過程中由于培養(yǎng)過程中產(chǎn)生顏色會影響濁度的測試，測試過程中使用了Bioscreen設(shè)備寬波段濾光器，從而能夠長時間準(zhǔn)確的測試出單核增生李斯特菌，并計算出相應(yīng)的增長率。
實驗結(jié)果
采用了溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)共組裝方法合成了良好的具有可調(diào)孔徑為10.6-15.3 nm的微孔晶體有序介孔WO3材料。采用自制的PEO-b-PS二嵌段共聚物與不同的聚苯乙烯共聚物鏈長作為模板，在乙酰丙酮存在的前驅(qū)體下以氯化鎢作為模板螯合劑。所得的介孔氧化鎢具有較高的表面粗糙度面積(76-136m2/g)和可調(diào)孔隙體積0.13-0.17cm3/g。因為良好的介孔連接具有高表面積和結(jié)晶骨架的結(jié)構(gòu)，基于介孔WO3的傳感器反應(yīng)迅速，在低濃度亞ppm級水平下對3-羥基-2-丁烷酮具有較高的靈敏度和高選擇性，而該化合物是單核增生李斯特菌的生物標(biāo)志物。模擬的在線氣相色譜和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析表明基于WO3材料的傳感性能是由于存在著一個意想不到的新傳感機(jī)理，即介孔WO3化學(xué)電阻傳感器。乙酸是3-羥基-2-丁烷酮在WO3上催化反應(yīng)的產(chǎn)物。研究人員提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)對李斯特菌快速、靈敏、選擇性的檢測方法，而實現(xiàn)對這種單核細(xì)胞檢測則是通過使用基于介孔WO3氣體傳感器。
圖1、經(jīng)溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)共聚組裝形成有序的介孔WO3材料示意圖。步驟1。隨著四氫呋喃的蒸發(fā)，pex-b-psy共聚物可與鎢共聚形成球形復(fù)合膠束具有疏水的PS芯，該P(yáng)S芯被一種混合穩(wěn)定鎢的PEO-AcAc-制備的外殼包圍。步驟2，與連續(xù)蒸發(fā)THF，合成球形膠束進(jìn)一步共聚組裝成三維有序的細(xì)觀結(jié)構(gòu)，同時在100℃下退火24小時。制備的無機(jī)高分子雜化產(chǎn)物在氮?dú)庵?50℃煅燒，得到碳載體的介孔WO3材料。步驟4。有序介孔WO3去除支撐碳后，最終通過在空氣中500℃煅燒在孔隙通道中得到所需的材料。
圖2、(a)WO3-pex-b-psy樣品中WO3-的小角度x射線散射分析圖（SAXS）。pex-b-psy樣品在氮?dú)庵?50℃碳化后得到在空氣中500℃煅燒(1,wo3-peo117-b-ps297；2,wo3-peo117-)b-PS232；3，WO3-PEO117-b-PS186)。圖b表示的是wo3-pex-b-psy樣品的表面（高分辨率掃描電鏡）FESEM圖像。圖C表示的是WO3-PEO117-b-PS297，表面FESEM;圖e是其橫截面FESEM。圖d表示的是WO3-PEO117-b-PS232的FESEM圖像。
圖3、a)wo3-pex-b-psy樣品氮吸附-解吸附等溫線和(b)相應(yīng)的wo3-pex-b-psy樣品的孔徑分布。該樣品是在氮?dú)庵?50℃碳化，在500℃煅燒得到在空中(1,wo3-peo117-b-ps297；2,wo3-peo117-b-ps232；3,wo3-PEO117-b-PS186)。圖(c)是其[100]方面拍攝的TEM圖像。圖d是沿其[211]方向拍攝的TEM圖像。圖(e)是沿其[110]方向拍攝的TEM圖像。(f)經(jīng)HRTEM處理的WO3-PEO117-b-PS232圖像氮?dú)庠?50℃碳化，空氣在500℃煅燒TEM圖像。
圖4、(a)基于不同的樣品(Sa,Sb,Sc,Sd）的商業(yè)WO3粒子，WO3-peo117-b-ps297,WO3-peo117-b-ps232，和WO3-PEO117-b-PS186和5ppm 3-羥基-2-丁烷酮的傳感器響應(yīng)與恢復(fù)曲線。(b)上述四個傳感器對50ppm的時干擾氣體的響應(yīng)情況，以及5ppm的3-羥基-2-丁烷酮的響應(yīng)情況。
圖5、(A)采用基于WO3-PEO117-b-PS186制備的傳感器Sd用于檢測單核增生李斯特菌的原理示意圖。(B)傳感器Sd對在30°C孵育18小時后的不同濃度李斯特菌的典型相應(yīng)圖。(C)典型反應(yīng)其中Sd傳感器對103 CFU mL-1單核增生李斯特菌于30℃下孵育2-18 h的相應(yīng)。(d)Sd傳感器對各種不同的單核增生李斯特菌濃度(101,102,103 CFU mL-1，分別)敏感性。其中李斯特菌是18小時內(nèi)培養(yǎng)，每隔2小時測量一次30℃。(e)獲得了單核增生李斯特菌生長曲線圖，其中單核增生李斯特菌的OD值是每隔30分鐘測試一次，培養(yǎng)時間為18 h。其中200μL細(xì)菌接種初始濃度為0、101、102、103、CFU mL-1的懸浮液，使用原理是基于濁度測量的方法。
總結(jié)：單核增生李斯特菌等食源性致病菌可引起多種疾病，對公眾健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。它們能夠產(chǎn)生物種特異性的微生物揮發(fā)性有機(jī)化合物，例如生物標(biāo)志物，使間接測量食品中的微生物污染成為可能。利用介孔WO3制備的傳感器實現(xiàn)了對細(xì)菌的快速檢測，具有靈敏度高、線性關(guān)系廣、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其是對單核增生李斯特菌的特異性響應(yīng)，這種良好的氣體傳感性能預(yù)示著介孔WO3傳感器在快速、有效地檢測微生物污染方面具有巨大的應(yīng)用潛力，對食品安全、水安全和公共衛(wèi)生都具有重要意義。本文研究人員主要合成了具有高表面積和可調(diào)孔的有序的介孔氧化鎢，并將其作為傳感材料，實現(xiàn)了對微量單核增生李斯特菌的異常敏感和選擇性檢測。
研究過程中為了獲得單核增生李斯特菌的生長特性，應(yīng)用了芬蘭全自動生長曲線分析儀Bioscreen測試了單核增生李斯特菌的生長情況影響，采用該生長曲線分析儀特有的專利技術(shù)能夠排除培養(yǎng)基顏色變化對OD值的干擾，芬蘭的全自動生長曲線分析儀Bioscreen能夠長時間的同時平行測試多個各種菌株樣品的生長曲線，并且所有的過程都是自動化的，為研究人員后續(xù)培養(yǎng)所需的單核增生李斯特菌提供了重要的技術(shù)支持。這說明全自動生長曲線分析儀能夠很好的了解各種食源性致病菌的生長情況，能夠為研究人員開發(fā)基于食源性致病菌的快速、靈敏、選擇性的檢測方法提供重要的技術(shù)支撐，這說明全自動生長曲線分析儀在開發(fā)出基于介孔WO3的氣體傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域也有較好的應(yīng)用前景。
相關(guān)新聞推薦
1、新疆石河子驢源馬鏈球菌不同培養(yǎng)條件下的生長曲線及消毒劑敏感性研究（二）
2、醬香型白酒堆積酒醅中分離克羅彭斯特德菌生長和揮發(fā)性化合物代謝特征（二）
3、在非常低的抗生素濃度下選擇耐藥性細(xì)菌：摘要、介紹、結(jié)果