研究目的
开发一种基于表面增强拉曼散射(SERS)的快速检测方法,利用带正电荷的银纳米粒子来鉴定耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA),旨在为细菌感染和抗生素耐药性提供一种快速、可重复且准确的诊断工具。
研究成果
采用AgNPs+的SERS方法在45分钟的快速检测时间内,以近乎100%的高准确率成功鉴定了MRSA。该方法能有效区分金黄色葡萄球菌与其他微生物及多种耐药菌株,展现出作为低成本快速检测抗生素耐药性工具的潜力。未来研究应聚焦于缩短检测时间、阐明分子机制并扩展数据库以实现更广泛应用。
研究不足
该方法需要进行细菌分离培养,包括培养和SERS测试在内的总耗时近25小时,无法满足临床所需的快速检测要求。MSSA与MRSA之间SERS光谱差异的分子机制尚不明确,1523 cm?1拉曼谱带的归属问题有待进一步研究。现有临床样本数量不足以建立标准的判别分析模型。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用基于表面增强拉曼散射(SERS)的方法,使用以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为稳定剂合成的带正电荷银纳米颗粒(AgNPs+)。该方法通过AgNPs+在细菌表面的静电自组装来增强拉曼信号,从而实现病原体的识别与区分。
2:样本选择与数据来源:
使用六种标准菌株(金黄色葡萄球菌29213、金黄色葡萄球菌25923、白色念珠菌、蜡样芽孢杆菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌)及临床分离株(52株甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌MSSA和215株耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA)。菌株购自中国北京国家食品药品监督管理局药品生物制品检定所,并由西南医院临床微生物实验室提供。
3:金黄色葡萄球菌白色念珠菌、蜡样芽孢杆菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌)及临床分离株(52株甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌MSSA和215株耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA)。菌株购自中国北京国家食品药品监督管理局药品生物制品检定所,并由西南医院临床微生物实验室提供。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括扫描电子显微镜(Crossbeam 340,蔡司公司)、Zetasizer分析仪(Zetasizer Nano ZSP,马尔文公司)、分光光度计(NanoDrop 2000,赛默飞世尔科技公司)、拉曼显微光谱仪(XploRA PLUS,堀场科学仪器公司)、细菌计数器(THOMA AUVON)以及自动微生物鉴定系统(Vitek?2 Compact系统,生物梅里埃公司)。材料包括硝酸银(AgNO3)、硼氢化钠(NaBH4)、CTAB等化学品(购自生工生物工程公司)及超纯水(来自Milli-Q系统)。
4:3)、硼氢化钠(NaBH4)、CTAB等化学品(购自生工生物工程公司)及超纯水(来自Milli-Q系统)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:合成并表征AgNPs+。培养细菌样本至OD600=1.0,按1:1体积比与AgNPs+混合,孵育30分钟,移液至硅芯片上干燥后,使用532 nm激光(特定参数如10秒曝光时间)采集SERS光谱。
5:0,按
5. 数据分析方法:使用LabSpec 6软件对SERS光谱进行平滑处理、基线校正和归一化。采用SIMCA 14.0软件进行统计分析(偏最小二乘判别分析PLS-DA和正交偏最小二乘判别分析OPLS-DA),包括交叉验证以评估模型性能。
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获取完整内容-
Scanning Electron Microscope
Crossbeam 340
Zeiss Inc.
Used for SEM analysis to investigate the morphology, size, and distribution of silver nanoparticles on bacterial cells.
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Zetasizer Analyzer
Zetasizer Nano ZSP
Malvern Inc.
Used to measure zeta potential of nanoparticles.
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Spectrophotometer
NanoDrop 2000
Thermo Scientific Inc.
Used to analyze the concentration of bacteria at OD600 and UV-Visible absorption of AgNPs nanoparticles.
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Raman Micro-spectrometer
XploRA PLUS
Horiba Scientifics
Used for SERS measurements with a 532 nm laser excitation.
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Bacteria Counter
THOMA AUVON
Britain
Used to calculate the bacterial number of S. aureus precisely.
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Automatic Microbial Identification System
Vitek?2 Compact system
biomerieux
Used for identification and susceptibility tests of bacteria.
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Software
LabSpec 6
Horiba Scientifics
Used for smooth, baseline correction, and normalization of SERS spectra.
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Software
SIMCA 14.0
Umetrics
Used for statistical analysis including PLS-DA and OPLS-DA.
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