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1、(10)申请公布号 CN 103154262 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103154262 A *CN103154262A* (21)申请号 201180033610.6 (22)申请日 2011.07.07 1055574 2010.07.08 FR C12Q 1/00(2006.01) C12Q 1/04(2006.01) G01N 33/543(2006.01) G01N 33/569(2006.01) B01L 3/00(2006.01) C12M 1/28(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12Q 1/68(2006.01) G01N。
2、 27/26(2006.01) (71)申请人 生物梅里埃公司 地址 法国迈合西 - 兰托阿嘞 (72)发明人 V阿特拉什 B科兰 A拉费 B马克鲁夫 P蒙特 D莫斯蒂科内 JC雷蒙 T索菲亚 A维蒙 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 安琪 张晓威 (54) 发明名称 直接检测和鉴别稀释于富集肉汤中的生物样 品中的微生物的方法 (57) 摘要 本发明大体上涉及分析领域, 例如生物分析 领域。 更具体地, 本发明涉及检测放置于密闭容器 内的样品中存在的至少一种微生物的方法, 所述 方法基本包括以下步骤 : a) 在所述容器内, 使所 述样品与至少一种培养基和能够。
3、捕获待检测的所 述微生物的支持物接触 ; b) 封闭所述容器 ; c) 将 所述容器放置于能够允许所述微生物生长的条件 下 ; 和 d) 在所述密闭容器内, 使用检测工具检测 固定于所述捕获支持物上的微生物的存在。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.01.07 (86)PCT申请的申请数据 PCT/FR2011/051624 2011.07.07 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/004540 FR 2012.01.12 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 16 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请。
4、 权利要求书1页 说明书16页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103154262 A CN 103154262 A *CN103154262A* 1/1 页 2 1. 检测放置于密闭容器内的样品中存在的至少一种微生物的方法, 所述方法基本包括 以下步骤 : a) 在所述容器内, 使所述样品与至少一种培养基和能够捕获待检测的所述微生物的支 持物接触, b) 封闭所述容器, c) 将所述容器放置于能够允许所述微生物生长的条件下, d) 在所述密闭容器内, 使用检测工具检测固定于捕获支持物上的所述微生物的存在。 2. 权利要求 1 的方法, 其中在步骤 a) 的过程中, 使能够进行所述检测的揭。
5、示系统在所 述容器内接触。 3. 前述权利要求之一的方法, 其包括中间步骤 c ), 所述中间步骤 c ) 为 : 将全部或者 部分由所述样品、 所述培养基、 所述能够捕获待检测的所述微生物的支持物以及可能的所 述揭示系统构成的混合物从在这种情况下被称为主容器的所述容器中转移到至少一个被 称为辅容器的第二容器中。 4.前述权利要求之一的方法, 其包括补充步骤e), 所述补充步骤e)为确认对所检测微 生物的检测。 5. 权利要求 4 的方法, 其中使用与用于检测步骤的检测工具相同或者不同的检测工具 完成确认步骤 e)。 6. 前述权利要求之一的检测方法, 其中所述检测工具选自 : 电检测工具特别。
6、是电化学 检测工具、 光学检测工具、 声学检测工具、 热检测工具、 机械检测工具和磁检测工具。 7. 前述权利要求之一的方法, 其中用于捕获所述微生物的所述支持物也构成所述检测 工具。 8. 前述权利要求之一的检测方法, 其中将所述微生物的至少一种特异性或非特异性结 合配偶体固定于所述捕获支持物上。 9. 权利要求 8 的检测方法, 其中所述特异性结合配偶体选自 : 抗体、 Fab 片段、 Fab 片 段、 重组或非重组的噬菌体蛋白和噬菌体。 10. 前述权利要求之一的方法, 其中实时进行对所述微生物的检测。 11. 前述权利要求之一的检测方法, 其中在所述微生物的生长步骤之后进行对所述微 生。
7、物的检测。 12. 前述权利要求之一的检测方法, 其中所述容器为均化袋、 烧瓶、 瓶子或者药丸盒。 13. 前述权利要求之一的方法, 其中所述捕获支持物是整体式支持物或者颗粒式支持 物。 14. 权利要求 13 的方法, 其中所述颗粒式支持物由敏化颗粒构成。 15. 权利要求 14 的方法, 其中所述敏化颗粒为磁性的。 16. 前述权利要求之一的检测方法, 其中所述检测工具与数据分析系统连接。 17. 权利要求 16 的检测方法, 其中所述捕获支持物或所述检测工具与所述数据分析装 置之间的连接为有线连接或者无线连接。 权 利 要 求 书 CN 103154262 A 2 1/16 页 3 直接。
8、检测和鉴别稀释于富集肉汤中的生物样品中的微生物 的方法 0001 本发明大体上涉及分析领域, 例如生物分析领域。 更具体地, 本发明涉及在密闭容 器内直接且实时地检测稀释或者悬浮于富集肉汤的样品中的微生物的方法。 0002 微生物分析需要获得结果所花费的时间必须尽可能短的精确技术。 0003 在医学领域, 预见和诊断感染风险是必要的 : 诊断越快越精确, 则对患者的处理会 越有效率, 并且传播的风险会更小。对于动物健康, 方法也是类似的。 0004 在农产品领域, 问题是相同的。但是, 其重点在于以下几方面 : 0005 存在于原材料、 中间产物和上市成品中的病原微生物及其毒素, 0006 在。
9、从原料到成品的生产过程中沿整条生产链用作质量指标的非病原微生物, 以 及 0007 有技术意义的细菌, 例如酶。 0008 对可疑污染物的快速精确的检测使得能够对其进行监控, 从而能够采取正确的措 施。 0009 从技术层面讲, 微生物分析可能进行一个或者多个预富集和 / 或富集阶段、 一个 或者多个检测阶段以及一个或者多个微生物计数阶段。 对于具体应用例如农产品微生物监 控而言, 可能还需要确认阶段, 以满足该领域执行的标准。 0010 目前, 还没有不使用富集步骤而在大量初始样品中检测目标微生物的方法。 0011 预富集和 / 或富集阶段使用选择性或者非选择性培养基, 目的是促进生物样品或。
10、 者环境样品中的目标微生物的生长, 同时限制非目标菌群的生长。培养基通常用于无菌塑 料袋型容器中, 它们在其中与食品样品或者环境样品接触, 以重悬浮和重富集寻找到的微 生物。 这一阶段是必需的, 目的是满足下述要求 : 揭示非常多变且可能非常大量的样品(例 如稀释于 225-3375 毫升 (mL) 培养基中的 25 克 (g) 至 375g 样品 ) 中的至少一种目标微生 物的可能的初始存在。该富集步骤结束时, 取一份 (5 微升 (l) 至 5mL) 样品进行检测目 标微生物的步骤。在这份样品中必须具有足量的目标微生物, 以实现对其的系统检测。 0012 过去, 检测阶段的基础是在琼脂培养。
11、基上培养微生物, 以证明所研究微生物的代 谢特征。通常使用特定的酶底物。这些酶底物一般包含两个部分 : 对待揭示的酶活性具有 特异性的第一部分 ( 也称为目标部分 ) 和作为标记物的第二部分 ( 也称为标记物部分 ), 所述第二部分通常由生色团或者荧光团构成。通过根据是否有反应选择这些底物, 可表征 微生物的性质或者区分开不同组的微生物。因此, 颜色或者荧光的出现或者消失会指示微 生物的属或者类型。在这一点上, 生色培养基的使用使得能够同时检测和鉴别所研究的病 菌。它简化了方法, 并且大幅地减少了获得结果所花费的时间。例如, 我们举例申请人的 培养基。这些生色培养基的基础是检测所研究细菌的特定。
12、代谢特征, 例如对大 肠杆菌 (Escherichia coli) 的 - 葡糖醛酸糖苷酶的酶活性。 0013 免疫测定构成用于检测试验的另一种技术。 它们利用所研究微生物的免疫原性特 征。非穷举地, 可以举例竞争性或夹心型 ELISA( 酶联免疫吸附测定 )。 0014 最后, 还采用基于所研究微生物的基因组特征的分子生物学技术来检测和鉴别目 说 明 书 CN 103154262 A 3 2/16 页 4 标微生物。例如, 可以举例常规的扩增技术, 例如 PCR( 聚合酶链反应 ) 和 NASBA( 基于核酸 序列的扩增 ), 其可以与本领域技术人员已知的实时检测技术联用。 0015 但是,。
13、 所有这些技术的使用均需要在预富集 / 富集阶段结束时打开袋子, 以回收 一份匀浆并进行检测步骤。 0016 在农产品领域, 确认阶段自身与微生物分析更加特别相关。 事实上, 在上述方法的 结果是阳性时, 必须确认所研究病原体的存在。这使得互补试验和使用不同于在首次分析 过程中使用的检测原理成为必需。随意使用上述技术以进行确认。 0017 因此, 完全地和精确地鉴别样品中的微生物必需一系列的几个步骤 : 富集、 检测和 确认。常规使用的测试的标准化已使检测方法的自动化称为可能, 但是其实施仍需很长时 间。 事实上, 现有技术的缺点是, 这些步骤是连续进行的, 且需要大量耗时的操作, 因此影响 。
14、到得到结果所需的时间。 0018 再者, 上述技术需要将富集袋打开一次或者多次以采集多份样品。在筛选 ( 尤其 是在农产品产业中 ) 期间的阴性样品数越多, 则越不利。因此, 考虑对操作者有益的是无需 再次打开容器来查明研究样品的阳性 / 阴性结果。 0019 针对以上考虑到的与现有技术状况相关的技术问题, 本发明的一个基本目的是提 供一种简单的检测、 鉴别和确认存在于样品特别是农产品样品中的微生物的方法。 0020 本发明的另一个目的是提供一种检测、 鉴别和确认微生物的方法, 该方法限制了 对容器中所含的样品的处理, 由此限制了对处理样品的工作人员和样品自身两方面的污染 风险。 0021 本。
15、发明的另一个目的是提供一种检测和鉴别微生物的方法, 该方法减少了分析样 品所必需的时间。 0022 本发明的另一个目的是提供一种在整个富集过程中检测、 鉴别和确认全部体积样 品中的微生物的方法, 该方法明显地提高了测量灵敏度甚至其特异性。 0023 本发明的另一个目的是提供一种可以大大地提高样品分析速率的方法。 0024 本发明的另一个目的是提供一种使得能够多次检测 (multi-detection) 的方法。 0025 本发明的另一个目的是通过大幅地减少样品处理步骤来改善分析的可追溯性。 0026 本发明特别实现了这些目的, 本发明首先涉及一种检测放置于密闭容器内的样品 中存在的至少一种微生。
16、物的方法, 所述方法基本包括以下步骤 : 0027 a) 在所述容器内, 使所述样品与至少一种培养基和能够捕获待检测的所述微生物 的支持物接触, 0028 b) 封闭所述容器, 0029 c) 将所述容器放置于能够允许所述微生物生长的条件下, 0030 d) 在所述密闭容器内, 使用检测工具检测固定于捕获支持物上的所述微生物的存 在。 0031 根据一个具体实施方案, 在步骤 a) 的过程中, 使能够检测所述微生物的存在的揭 示系统在所述容器内接触。 0032 揭示系统被理解为任何能够与所述微生物或者所述微生物的结合配偶体偶联的 分子, 由于所述微生物或其结合配偶体的转导性质 ( 具体为荧光、。
17、 颜色变化 (colouring)、 放射性 ), 使得能够揭示所述微生物的存在。 说 明 书 CN 103154262 A 4 3/16 页 5 0033 根据另一具体实施方案, 本发明的方法包括中间步骤 c ), 所述中间步骤 c ) 为 : 将全部或者部分由所述样品、 所述培养基、 所述能够捕获待检测的所述微生物的支持物以 及可能的所述揭示系统构成的混合物从所述容器(在这种情况下被称为主容器)转移到至 少一个第二容器 ( 被称为辅容器 ) 中, 其中可通过将营养元素和特别的选择剂提前加入所 述辅容器中来进行二次富集。 这样的二次富集增加了所述目标微生物相对于非目标微生物 的数量, 改善了。
18、特异性。 0034 有利地, 将所述微生物的至少一种特异性或者非特异性结合配偶体固定于所述捕 获支持物上。根据本发明的一个优选实施方案, 所述特异性结合配偶体选自 : 抗体、 Fab 片 段、 Fab 片段、 重组或非重组的噬菌体蛋白和噬菌体, 或者本领域技术人员熟知的任意其它 配体。 0035 有利地, 所述检测工具选自 : 电检测工具特别是电化学检测工具、 光学检测工具、 声学检测工具、 热检测工具、 机械检测工具和磁检测工具。 0036 所述捕获支持物可以是常规的支持物。具体而言, 我们列举颗粒式支持物 ( 可能 有磁性 ) 或者整体式支持物。它也可以仅仅是惰性支持物, 例如塑料板或玻璃。
19、纤维板。然 后将这样的捕获支持物与所述检测工具连接。有利地, 所述捕获支持物可以被 ( 可能是特 异性的 ) 结合配偶体敏化。 0037 或者, 所述捕获支持物可以与所述检测工具是一体的。 例如, 当所述捕获支持物由 电化学生物传感器或光纤构成时, 情况就是如此。 0038 根据一个具体实施方案, 完全能够想到结合检测工具以进行检测并同时或者随后 进行确认。例如, 可利用电化学生物传感器进行对目标微生物的检测。如果通过特异性结 合配偶体固定所述目标微生物, 则在这种情况下, 所述检测步骤构成鉴别步骤。 由光学检测 装置对特异性地固定于生物传感器上的分析区域的微生物进行光学分析, 可实现对待确认。
20、 微生物的鉴别。若光学检测装置是拉曼分光仪 ( 一种通过与对应于不同目标微生物的参考 谱的数据库比较来对拉曼光谱进行的分析 ), 则可确认对所述微生物的鉴别。 0039 根据另一具体实施方案, 可用相同技术进行检测和确认。因此, 如果检测工具是 光学工具例如内荧光测量工具, 则特别有利的是经由内荧光的出现进行对目标微生物的检 测。在这种情况下, 反应为是 ( 存在荧光 ) 或者否 ( 不存在荧光 )。如果有荧光, 则对与对 应于不同目标微生物的参考谱的数据库相比较的荧光信号进行的光谱分析使得所述微生 物能够被鉴别, 由此可以实现对待确认的所述微生物的存在的检测。 0040 优选地, 实时进行对。
21、所述微生物的检测。 或者, 可以在所述微生物的生长步骤结束 时或者之后完成对所述微生物的检测。 0041 根据本发明方法的一个具体实施方案, 所述容器为均化袋 (homogenisation bag)。同样也可使用硬质容器例如烧瓶、 瓶子或者药丸盒。 0042 根据本发明方法的另一具体实施方案, 所述检测工具与数据分析系统连接。 0043 有利地, 所述检测工具与所述数据分析装置之间的连接为有线连接或者无线连 接。 0044 本发明还涉及用于检测放置于密闭容器内的样品中存在的至少一种微生物的电 化学生物传感器。所述生物传感器包含支持物, 所述支持物包含以下元件 : 0045 至少一个检测电极,。
22、 其涂覆有至少一种电活性聚合物, 在其一端上固定有至少一 说 明 书 CN 103154262 A 5 4/16 页 6 种单链或者双链寡核苷酸, 所述寡核苷酸的另一端与待检测的微生物的至少一种特异性或 者非特异性结合配偶体连接 ; 0046 至少一个对电极。 0047 有利地, 所述电活性聚合物选自 : 聚吡咯、 聚乙炔、 聚吖嗪 (polyazine)、 聚对亚苯 (poly(p-phenylene)、 聚(对苯亚苯基-1,2-亚乙烯基)(poly(p-phenylene vinylene)、 聚芘、 聚噻吩、 聚呋喃、 聚硒酚、 聚哒嗪、 聚咔唑和聚苯胺。 0048 根据一具体实施方案,。
23、 所述电活性聚合物包括至少一种电化学介质。这样的电化 学介质选自 : 二茂铁、 醌和它们的衍生物, 或者本领域技术人员熟知的任意其他介质。 0049 根据一备选实施方案, 所述电化学介质在培养基中为游离形式。这样的介质可 以是例如铁氰化物 / 亚铁氰化物对 Fe(CN)63-/4-、 铱氯化物对 IrCl63-/4-或者六胺合钌 (ruthenium hexamine)Ru(NH3)63+/2+。 0050 寡核苷酸和微生物的结合配偶体之间的键优选由至少一个生物素 - 链霉亲和素 或生物素 - 亲和素结合对形成。 0051 如果寡核苷酸为单链, 则将生物素固定于所述核苷酸的 3 端上, 5 端。
24、使所述核苷 酸能够与电活性聚合物(特别是通过共价键)结合。 通过使用也被生物素化的结合配偶体, 则容易通过链霉亲和素或亲和素分子将该结合配偶体连接至寡核苷酸的 3 端。 0052 如果寡核苷酸为双链, 则经由第一条链的 5 端将该链 ( 尤其是通过共价键 ) 固定 至电活性聚合物上。第二条链自身在其 5 端被生物素化, 这使得也被生物素化的结合配偶 体经由链霉亲和素或亲和素分子而被固定。 0053 有利地, 所述结合配偶体选自 : 抗体、 Fab 片段、 Fab 片段、 重组或者非重组的噬菌 体蛋白和噬菌体。 0054 通过下文的详细描述和相关附图会更好地理解本发明的目的和优点, 在所述附图 。
25、中 : 0055 - 图 1 示出与电化学生物传感器结合的预富集和 / 或富集袋。 0056 - 图 2 示出电化学生物传感器的主视图。 0057 - 图 3A 示出不存在微生物的电化学传感器的表面。 0058 - 图 3B 示出存在微生物的电化学传感器的表面。 0059 - 图 4 为用于分析具有电化学生物传感器的预富集 / 富集袋的系统的示意图。 0060 - 图 5 为在检测食品样品中的大肠杆菌 O157:H7 的过程中获得的阻抗谱测量结果 的图。 0061 -图6为在检测食物样品中的无害李斯特菌(Listeria innocua)的过程中获得的 阻抗谱测量结果的图。 0062 -图7为。
26、根据第一实施方案, 通过在具有敏化的捕获支持物的预富集/富集袋中进 行光学检测的分析系统的示意图。 0063 -图8为如图7所示的分析系统的示意图, 其中袋的位置使得敏化的捕获支持物能 够被读解。 0064 - 图 9 为敏化的捕获支持物的示意图。 0065 - 图 10 为图 8 所示的敏化的捕获支持物的示意图, 其在分析之后给出阳性结果。 0066 - 图 11 为根据第二实施方案, 通过在具有敏化的捕获支持物的预富集 / 富集袋中 说 明 书 CN 103154262 A 6 5/16 页 7 进行光学检测的分析系统的示意图。 0067 根据本发明的第一实施方案, 微生物检测或鉴别的方法。
27、在于采用通常被称为 袋的无菌塑料均化袋。这样的袋在图 1 中被标注为附图标记 10。该袋 10 由 两个大致为矩形的塑料片 12 和 14 构成, 这两个塑料片 12 和 14 通过其 3 条边彼此连接, 从 而界定出接收培养基和待分析样品的内部空间。其附件包括通过一条边与片 12 和 14 连接 的大致为矩形的过滤器 16, 将内部空间分为两部分。该袋最后含有生物传感器 18。该生物 传感器为电化学生物传感器, 其细节示于图 2。该生物传感器 18 被夹在片 12 和 14 之间, 从 而与检测区域相对应的一个部分181存在于袋10的内部空间中, 而与连接区域相对应的部 分在该袋之外, 以使。
28、芯片连接到数据分析装置。这在下文进行阐释。 0068 图2详细地示出了电化学生物传感器18。 如上文所阐释, 该生物传感器18由分析 区域 181 和连接区域 182 构成。分析区域包括八个工作电极 20, 它们围绕被称为对电极 22 的中央电极排列。另外, 分析区域包含参比电极 24, 其为围绕对电极 22 放置的开口圆环的 形式。所有这些电极均通过导轨 (conductor track)28 独立地连接于十个连接终端 26。该 连接终端由与工作电极相同的材料制成。该材料优选为金。但是, 本领域技术人员熟知的 任意其它导电材料均可使用, 例如碳、 铂或金刚石。构成电极支持物的材料为聚合物材料。
29、, 例如聚酰亚胺。 但是, 可以想到使用本领域技术人员熟知的具有等同性质的任意其他材料。 0069 应注意, 图 2 中给出的电极结构仅仅是众多结构中的一种, 并且绝非要限制本专 利申请的保护范围。 0070 图3A和3B分别示出在不存在或存在微生物的情况下的显微水平的工作电极的横 截面。 0071 在工作电极处, 可以看到三个重叠的层。这些层中的第一层 30 是构成生物传感器 支持物的聚合物层。中间层 32 是导电材料 ( 通常为金 ) 层。最后, 层 34 是电活性共轭聚合 物 (conjugated polymer) 层。这样的聚合物例如是聚吡咯。这样的聚合物的导电性和电 活性是公知的。。
30、还已知, 当某些吡咯环的 3 位或 4 位被官能团取代时, 聚吡咯保留其导电性 及其电活性。携带这类官能团的聚合物描述于 WO-A1-95/29199、 Garnier 等人 (Synthetic Metals,100:89-94,1999)、 Ho-Hoang 等人 (Synthetic Metals,62:277-280,1994)、 Ho-Hoang 等人 (J.Mater.Chem.,6(7),1107-1112,1996) 和 Korri-Youssoufi 等人 (Materials Science and Engineering,CI 5,265-268,2001)中。 因此, 。
31、不同的分子可被接 枝到聚吡咯单体所携带的官能团上。WO-A1-95/29199 因此描述了通过以大于或等于 0.8V/ ECS 的电势电氧化合成聚吡咯。通过电化学氧化合成聚吡咯使得在电极表面更精确地 说在导电基板上形成自支撑膜 (self-supported film) 形式的电活性膜。这是一种将 寡核苷酸间接地固定于聚吡咯中的方法。将吡咯核的 3 位被官能团取代的吡咯单体稀释于 非取代单体的溶液中, 这会在它们的电引发共聚 (electrocopolymerisation) 过程中通过 将官能单元纳入链中来固定官能团。在第二步中, 将抗 - 配体例如寡核苷酸、 多核苷酸或肽 化学偶联至前体聚。
32、合物的官能团上。由此获得的聚合物保留其导电性和电活性。因此, 这 些聚合物可用于通过测量电势差异或电流变化来检测与接枝于聚合物上的抗 - 配体特异 性相互作用的分析物。 WO-A1-00/77523还描述了抗-配体例如寡核苷酸在携带官能团的前 体聚合物上的化学偶联。 0072 这还可以是一种通过电引发共聚将寡核苷酸直接固定于聚吡咯中的方法。 将吡咯 说 明 书 CN 103154262 A 7 6/16 页 8 核的 3 位被寡核苷酸取代的吡咯单体稀释于非取代单体的溶液中, 这会在它们的电引发共 聚过程中通过将官能单元纳入链中来直接固定寡核苷酸。 0073 在该电活性聚合物层上, 经由双链核酸。
33、 36 的一条链的 5 端将该双链核酸 36 与在 其 5 端携带有生物素分子 38 的互补链接枝, 从而能够经由链霉亲和素分子 44 与还结合有 生物素 42 的特异性结合配偶体 40 成键。图 3A 和 3B 中示出的特异性结合配偶体 40 为抗 体。它可以是一种或者多种单克隆抗体或多克隆抗体。它还可以是抗体片段例如 Fab 片段 或者 Fab 2 片段, 以及通过基因修饰或重组获得的对特定微生物具有特异性的任意抗体。 0074 或者, 所述特异性结合配偶体可以是噬菌体或者重组噬菌体蛋白, 其与目标微生 物特异性结合。这样的蛋白及其捕获细菌的用途描述于专利 EP-B-1356080 等中。。
34、 0075 应注意到, 图3A和3B中所示结构仅仅是众多结构中的一个实例, 绝不应理解为对 本发明的限制。事实上, 作为变化方案, 可以想到在不使用双链核酸的情况下将抗 - 配体分 子直接地固定在电极上。 0076 为了进行分析, 使与均化袋连接的电化学生物传感器与分散的样品、 培养基和电 化学介质例如铁氰化物 - 亚铁氰化物对接触。在不存在微生物时, 在电活性共轭聚合物和 存在于反应介质中的所述氧化还原系统之间发生电子交换。 这示于图3A。 电子交换被转化 成电流, 并使用恒电位仪通过电化学阻抗谱法 (electrochemical spectroscopy) 测量, 如 下文所阐释。 00。
35、77 当样品含有微生物44时, 它们被抗-配体分子40捕获。 电极附近微生物的存在引 起位阻, 所述位阻破坏并削弱经电活性共轭聚合物修饰的电极和存在于反应介质中的所述 氧化还原系统之间的电子流。 随后通过阻抗测量来测量该修饰, 并通过荷载转移电阻(load transfer resistance,在细菌被捕获(阳性结果)时, 电阻值增加的电阻)对其进行表征。 0078 第一实施方案的分析结果测量系统图示于图 4 中。如该图所示, 袋 10 通过其生物 传感器 18 与恒电位仪 50 连接。该连接经由连接器 52 实现, 连接器 52 与生物传感器 18 的 连接区域 182 连接。由与恒电位仪。
36、 50 连接的电缆 54 延伸连接器 52。恒电位仪自身与能够 记录和分析阻抗测量数据的计算机系统 56 连接。 0079 为了检测微生物, 优选地, 均化袋 10 的孵育时长为使微生物生长所需要的尽可能 长的时长。可以在 25-45温度下的培养箱中以常规方式进行该孵育。取决于存在于样品 中的微生物的初始量以及待检测微生物的类型, 孵育时间可以为 3-72 小时。 0080 根据第一实施方案, 可以在结束时进行阻抗测量。 事实上, 将均化袋孵育被认为是 微生物生长所必需和足够的一段时间, 然后将其从培养箱中取出并与上文描述的阻抗测量 系统连接。然后进行阻抗测量, 并将结果与参照阻抗值比较。这样。
37、的阻抗测量是可行的, 前提是一个或者多个工作电极 20 涂覆有电活性共轭聚合物和 / 或待检测微生物的非特异 性抗 - 配体分子。在这一个或者多个电极的阻抗测量结果形成参照阻抗值。只要检测电极 ( 其上直接或者间接地固定有目标微生物的抗 - 配体分子的电极 ) 上的阻抗值和参照值之 间的差异大于阈值, 则对微生物的检测是有效的。 0081 第二实施方案为点式方案, 即在孵育期间通过进行点式阻抗测量 (spotimpedance measurement)。在这种情况下, 将均化袋从培养箱中取出, 并与阻抗测量系统连接, 连接时 间为测量所需时间, 然后再孵育。两次测量之间的间隔可以是 30 秒至。
38、 2 分钟。该第二实施 方案相对于第一实施方案的主要优点在于, 其能够在较短的孵育时间之后检测微生物的存 说 明 书 CN 103154262 A 8 7/16 页 9 在。 0082 最后, 在作为优选实施方案的第三实施方案中, 在培养箱内具有用于连接生物传 感器与阻抗测量系统的工具。所述工具可以是有线或无线连接系统。这样的实施方案特别 有利, 原因在于它使得能够以常规间隔在均化袋内进行测量, 而无需对均化袋进行处理。 并 且, 以常规间隔进行阻抗测量使得能够实时进行微生物检测。当与在进行检测时通知技术 人员的计算机系统连接时, 技术人员不再被随时间连续进行测量的工作流程所约束。仅当 在袋中。
39、检测到微生物时才要求工作人员的介入。 0083 有线连接工具包括任何能够将两个电子装置相互连接从而能够进行数据输送的 工具。具体而言, 有线连接工具可以是串联系统 (RS 485、 RS 232 规格 )、 USB 连接系统 ( 通 用串行总线 )、 网络连接系统 (Ethernet)、 并联系统 (GPIB) 或任意其他等同工具。 0084 无线连接工具为无线电波发射器-接收器。 例如, 它可以是Wi-Fi(802.11b规格)、 蓝牙 (802.15 规格 ) 或 ZigBee(802.15.4 规格 ) 系统。 0085 根据一个备选方案, 数据采集工具可以是 RFID( 射频识别 ) 。
40、读数器、 Labjack 卡或 者本领域技术人员熟知的任意其他工具。 0086 根据本发明方法的一个备选方案, 可经由光学检测工具进行检测。该检测工具可 以独立于捕获支持物。例如, 对于光学传感器例如照相机, 情况就是如此。或者, 光学检测 工具和捕获支持物可以是一体的。例如, 对于光纤 ( 其末端用作捕获支持物 ), 情况就是如 此。 0087 这样的备选方案示于图 7。如前所述, 将密闭均化袋 10 与食品样品 60 共同孵育, 此处的食品样品 60 由肉馅样品构成。将该食品样品 60 倒入补充有揭示系统的培养基 62 中。将以任意合适的方式在袋中固定就位的敏化的捕获支持物 64 同样放入。
41、均化袋 10 内, 并浸渍在培养基 62 中。将敏化的捕获支持物 64 用至少一种对待检测的目标微生物具有特 异性的结合配偶体官能化。 捕获支持物可以由任意能够固定特异性结合配偶体的支持物构 成, 并为本领域技术人员所熟知。 作为非限制性实例, 合适的捕获支持物可由经辐照的聚苯 乙烯制成, 例如 Nunc/Thermo Scientific 公司的市售产品 ( 货号 472230)。这样的捕获支 持物图示于图9, 附图标记为64。 有利地, 根据一个优选实施方案, 下部可被分为两部分。 具 有附图标记 641 的区域可用结合配偶体 ( 多克隆抗体、 单克隆抗体、 Fab 片段或 Fab 2 片。
42、 段、 噬菌体蛋白 ) 的溶液敏化, 而上部 642 没有任何结合配偶体, 因此用作阴性对照。 0088 将捕获支持物用至少一种特异性结合配偶体例如抗体、 适体、 噬菌体、 重组噬菌体 蛋白或者能够特异性捕获目标细菌的任意等价工具官能化。 0089 在培养基内所含的揭示系统的作用下, 这些目标细菌可随其生长同时发生颜色改 变。 0090 根据一个具体实施例, 所述揭示系统基于微生物对 TTC 的还原。在生长的同时, TTC( 非还原形式下为无色 ) 由所述微生物内化, 随后被该微生物还原成为三苯基 - 甲 ( 红色 ), 由此使所述微生物变成红色, 并在支持物上揭示所述微生物。 0091 通过。
43、对敏化的捕获支持物的光学读解, 在孵育期间自动地或者非自动地进行对食 品样品中的微生物的直接的实时检测方法。孵育可以在 25-44的温度下进行 6-48 小时。 0092 此外, 一旦一定量的被染色微生物(在阳性样品的情况下)被有效捕获, 则通过支 持物上出现颜色变红而发生支持物光学性质的改变 ( 即生物信号的转导 )。随后可经肉眼 说 明 书 CN 103154262 A 9 8/16 页 10 检测或者通过使用读解机器例如照相机测量捕获支持物的这一颜色改变。 给出阳性结果的 分析之后的捕获支持物图示于图 10。如所见, 区域 641 因为目标微生物固定在特异性结合 配偶体上而显现出颜色变化。
44、。作为阴性对照的区域 642 保持捕获支持物的最初颜色。 0093 为方便读解, 优选敏化的捕获支持物不再与培养基接触。 为此, 可以想到例如倾斜 均化袋10, 如图8所清楚示出。 如上文所阐释, 可在结束时间断地(on a spot basis)进行 读解或者实时地进行读解。 0094 根据本发明方法的另一备选方案, 捕获支持物由敏化颗粒 ( 即携带有待测微生物 的特异性或非特异性结合配偶体 ) 构成。随后, 优选地, 通过在孵育期间经由与敏化颗粒结 合的目标微生物而出现敏化颗粒的实时凝集而证实所述检测。 这样的实施方案描述于文献 WO-A-2009/122069 中。 0095 根据一个具。
45、体实施方案, 敏化颗粒可以是磁性颗粒。 该实施方案在于, 经由敏化磁 性颗粒的凝集, 在富集阶段直接检测食品样品中目标微生物 ( 即大肠杆菌 O157:H7) 的存 在。在孵育期间通过将用特异性结合配偶体 ( 即抗大肠杆菌 O157:H7 重组噬菌体蛋白 ) 敏 化的磁性颗粒浸渍于含有稀释于培养基中的食品样品的密闭容器内来进行检测。 0096 在这一备选方案中, 可能有利的是, 在主容器 ( 均化袋 ) 内使用管式容器, 从而 改善对敏化颗粒的凝集的验证。如图 11 所示, 除了培养基 62 和样品 60 外, 均化袋 10 还 含有试管 66。该试管 66 经由导线管 68 与均化袋 10 。
46、内所含的培养基 62 液体连通。随 后, 可将一部分包含食品样品的培养基 62 转移到试管 66 内, 在其中进行检测。基于完 全气体定律 (PV=nRT), 可显著地通过温度改变实现这样的转移。这样的方法描述于文献 WO-A-2004/092401 中。 0097 在使用磁性颗粒的情况下, 使用磁性读数器, 在孵育期结束时在含有反应介质的 辅容器内进行读解。 0098 可通过先使用将凝集聚集在读解区域中心的磁场 ( 经由磁铁 ) 来放大磁信号。 0099 当在已捕获微生物的磁性颗粒集合在一起后, 这一现象引发凝集物的形成时, 磁 场的应用还可以提高检测限。事实上, 如果微生物的浓度不足以引发。
47、被动凝集, 则磁性颗 粒其中有一些在先前已捕获了微生物的集合在一起会强制凝集。另外, 重复这一 顺序 ( 即磁化和重悬浮 ) 还可以增强捕获和凝集形成现象, 由此增强分析敏感性。 0100 下文给出的实施例旨在提供本发明方法的不同实施方案以及所获得的结果。 它们 绝非以任何方式限制本发明。 实施例 0101 实施例 1: 电化学生物传感器的分析电极的制备 0102 试剂 : 0103 高氯酸锂 (LiClO4)、 氯化钠 (NaCl)、 氢氧化钠 (NaOH)、 六氰合铁酸钾 (III) (K3Fe(CN)6)、 六氰合铁酸钾 (II) 三水合物 (K4Fe(CN)6;3H2O)、 Tween。
48、 20、 磷酸盐缓冲液 (BPS)、 牛血清白蛋白 (BSA)、 三 ( 羟甲基 ) 氨基甲烷 (TRIS)、 马来酸、 鲑鱼 DNA 和 50X Denhardt, 购自 Sigma-Aldrich。 0104 洗涤缓冲液 pH 7.2, 为 PBS 0.01M、 NaCl 0.5M 和 0.05%Tween。 0105 杂交缓冲液为 PBS 0.01M、 NaCl 0.5M、 2X Denhardt 和 10g/mL 的鲑鱼 DNA。 说 明 书 CN 103154262 A 10 9/16 页 11 0106 结合配偶体的接枝缓冲液为 TRIS-MALEATE BSA 缓冲液, pH 6。
49、.2, 包含 24.23g/L TRIS、 23.2g/L 马来酸、 6g/L 氢氧化钠和 5g/L BSA。 0107 3-(2- 羟 乙 基 ) 吡 咯 或 PyOH 和 3-( 酞 酰 亚 胺 乙 酸 酯 ) 吡 咯 (3-(phthalimideethanoate)pyrrole) 或者 PyNHP 由 EZUS Lyon 提供。 0108 含有 20 个核苷酸并在其 5 端携带氨基的合成寡核苷酸通过取代 NHP 基团被共价 固定。 0109 官能单体为 : Pyr-5 TTTTTTTTTTGAATCCTCAGTTTTTCAACG3 。 0110 互补核苷酸在 5 端携带有生物素基团。其序列为 : 5CGTTGAAAAACTGA。