Блог

Aug 19, 2023

Устройства для молекулярного тестирования

Научные отчеты, том 13,

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 4245 (2023) Цитировать эту статью

1293 Доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Клетки Escherichia coli (E. coli) присутствуют в фекалиях, которые могут быть основным источником болезнетворных агентов в воде. В результате E. coli рекомендуется использовать в качестве индикатора качества воды. Мы разработали инновационную платформу для обнаружения кишечной палочки для мониторинга качества воды на месте путем интеграции подготовки проб на бумажной основе с изотермической амплификацией нуклеиновых кислот. Платформа осуществляет лизис бактерий и обогащение ДНК на бумажном блокноте через шаровые клапаны для контроля жидкости, без необходимости использования лабораторного оборудования, с последующей петлевой изотермической амплификацией (LAMP) в кофейной кружке с батарейным питанием и колориметрическим обнаружением. . Мы использовали платформу для обнаружения E. coli в пробах воды из окружающей среды примерно за 1 час с пределом количественного определения 0,2 КОЕ/мл и 3 копиями на реакцию. Платформа была подтверждена для обнаружения нескольких штаммов E. coli, а также для проб воды с различными концентрациями солей. Мы проверили функции платформы, проанализировав пробы рекреационной воды, собранные вблизи Атлантического океана и содержащие различные концентрации соли и бактерий.

Водные ресурсы во всем мире подвергаются воздействию различных загрязнителей, как биологических, так и небиологических, и их присутствие сверх определенных уровней может быть вредным для человека1. Хорошее здоровье населения требует регулярного мониторинга качества воды, чтобы предотвратить заражение людей болезнями. Во всем мире ежегодно около 1,6 миллиона человек умирают из-за болезней, передающихся через воду, вызванных биологическими загрязнителями1, от которых страдают страны всех экономических уровней2. Патогены являются основными биологическими загрязнителями воды, поэтому важно контролировать их присутствие в рекреационных и питьевых источниках воды. Некоторые из этих патогенов включают сальмонеллу, стафилококк, холерный вибрион, легионеллу, шигеллу, кишечную палочку (E. coli) и другие колиформные бактерии3. Эти патогены могут быть занесены в источники воды, а затем попасть в организм человека непосредственно с питьевой водой или косвенно во время купания и других водных развлечений. По этой причине допустимые пределы содержания некоторых из этих патогенов определены в законодательстве различных организаций, таких как Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Агентство по охране окружающей среды США (EPA) или Европейский Союз4.

Фекальное загрязнение является основным источником болезнетворных агентов в воде1,4, включая бактерии, присутствующие в экскрементах людей и теплокровных животных. E. coli — это тип бактерий, которые обычно живут в кишечнике теплокровных животных, хотя некоторые токсичные штаммы (например, E. coli O157:H7) могут вызывать спазмы в животе, рвоту и диарею. Даже небольшое количество воды, загрязненной этими токсичными штаммами, может вызвать заболевание5. Поскольку у людей и теплокровных животных в кишечнике присутствует E. coli, и эти бактерии выделяются через фекалии, E. coli может служить индикатором фекального загрязнения пресной воды4,6.

В 2012 году Агентство по охране окружающей среды сообщило об обновленных критериях с рекомендациями по качеству пресной и морской воды в рекреационных водах7. Они сообщили о двух критериях: один для оценки уровня заболеваемости (NGI, или NEEAR-GI заболевание, тогда как NEEAR означает Национальную эпидемиологическую и экологическую оценку рекреационной воды, а GI означает желудочно-кишечный тракт) 36 на 1000 первичных контактных рекреаторов, и один на 32 человека. 1000 воссоздателей первичных контактов. Рекомендуемыми критериями наличия E. coli в пресной воде для NGI 32 на 1000 первичных контактных рекреаторов в любом 30-дневном интервале являются среднее геометрическое значение 100 колониеобразующих единиц (КОЕ) на 100 мл и статистическое пороговое значение (STV). 320 КОЕ на 100 мл7. В результате предел количественного определения (LoQ) любого метода, разработанного для мониторинга качества воды, должен быть ниже 100 КОЕ/100 мл или 1 КОЕ/мл.