Name: bacterial detection &amp; identification using electrochemical sensors
Uploaded: 2013-04-23T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Bacterial Detection & Identification Using Electrochemical Sensors at JoVE.com

Это исследование было поддержано Совместная премия AI075565 Соглашения (в ПРЗ) из Национального института аллергии и инфекционных заболеваний и Венди и Кен Рубин фонда за высокое качество исследований в области педиатрии в урологии. BMC является Джудит и Роберт Уинстон кафедра детской урологии.

1. Функционализация электрохимическими сенсорами <ol><li> Подготовьте тиолированным зонд захвата в концентрации 0,05 мкМ 300 мкМ 1,6-hexanedithiol (HDT), 10 мМ Трис-HCl, рН 8,0, 0,3 М NaCl, 1 мМ ЭДТА и инкубировали в темноте при комнатной температуре в течение 10 мин . Инкубация тиолированным зонд захвата с HDT гара?...

<ol>
	<li>Wu, J., Campuzano, S., Halford, C., Haake, D. A., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ternary+Surface+Monolayers+for+Ultrasensitive+(Zeptomole)+Amperometric+Detection+of+Nucleic+Acid+Hybridization+without+Signal+Amplification.">Ternary Surface Monolayers for Ultrasensitive (Zeptomole) Amperometric Detection of Nucleic Acid Hybridization without Signal Amplification.</a> Anal. Chem. 82, 8830-8837 (2010).</li><li>Halford, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Antimicrobial+Susceptibility+Testing+by+Sensitive+Detection+of+Precursor+Ribosomal+RNA+Using+a+Novel+Electrochemical+Biosensing+Platform.">Rapid Antimicrobial Susceptibility Testing by Sensitive Detection of Precursor Ribosomal RNA Using a Novel Electrochemical Biosensing Platform.</a> Antimicrob. Agents Chemother. 56, (2012).</li><li>Campuzano, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ternary+monolayers+as+DNA+recognition+interfaces+for+direct+and+sensitive+electrochemical+detection+in+untreated+clinical+samples.">Ternary monolayers as DNA recognition interfaces for direct and sensitive electrochemical detection in untreated clinical samples.</a> Biosens. Bioelectron. 26, 3577-3584 (2011).</li><li>Gau, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+molecular+analysis+without+nucleic+acid+amplification.">Electrochemical molecular analysis without nucleic acid amplification.</a> Methods. 37, 73-83 (2005).</li><li>Patel, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Target+Specific+Capture+Enhances+Sensitivity+of+Electrochemical+Detection+of+Bacterial+Pathogens.">Target Specific Capture Enhances Sensitivity of Electrochemical Detection of Bacterial Pathogens.</a> J. Clin. Microbiol. 49, 4293-4296 (2011).</li><li>Mastali, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+probe+length+and+target+location+for+electrochemical+detection+of+selected+uropathogens+at+ambient+temperature.">Optimal probe length and target location for electrochemical detection of selected uropathogens at ambient temperature.</a> J. Clin. Microbiol. 46, 2707-2716 (2008).</li><li>Liao, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+electrochemical+DNA+biosensors+for+rapid+molecular+identification+of+uropathogens+in+clinical+urine+specimens.">Use of electrochemical DNA biosensors for rapid molecular identification of uropathogens in clinical urine specimens.</a> J. Clin. Microbiol. 44, 561-570 (2006).</li><li>Liao, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+an+advanced+electrochemical+DNA+biosensor+for+bacterial+pathogen+detection.">Development of an advanced electrochemical DNA biosensor for bacterial pathogen detection.</a> J. Mol. Diagn. 9, 158-168 (2007).</li><li>Pedrero, M., Campuzano, S., Pingarron, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroanalytical+sensors+and+devices+for+multiplexed+detection+of+foodborne+pathogen+microorganisms.">Electroanalytical sensors and devices for multiplexed detection of foodborne pathogen microorganisms.</a> Sensors (Basel). 9, 5503-5520 (2009).</li><li>Kuralay, F., Campuzano, S., Haake, D. A., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+sensitive+disposable+nucleic+acid+biosensors+for+direct+bioelectronic+detection+in+raw+biological+samples.">Highly sensitive disposable nucleic acid biosensors for direct bioelectronic detection in raw biological samples.</a> Talanta. 85, 1330-1337 (2011).</li><li>Ecker, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ibis+T5000:+a+universal+biosensor+approach+for+microbiology.">Ibis T5000: a universal biosensor approach for microbiology.</a> Nat. Rev. Microbiol. 6, 553-558 (2008).</li><li>Casalta, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+the+LightCycler+SeptiFast+test+in+the+rapid+etiologic+diagnostic+of+infectious+endocarditis.">Evaluation of the LightCycler SeptiFast test in the rapid etiologic diagnostic of infectious endocarditis.</a> Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 28, 569-573 (2009).</li></ol>

Анализ электрохимический сенсор описанный здесь позволяет быстрое обнаружение нуклеиновых кислот-мишеней. Чувствительность и специфичность зависеть частично от свободной энергии мишень-гибридизации с зондом, который, в свою очередь, зависит от длины и GC содержание захвата и детекто...

Использование рРНК в качестве молекулы-мишени для бактериальной обнаружения и идентификации имеет ряд преимуществ. Обилие рРНК в бактериальных клетках предусматривает предел чувствительности по цене от 250 бактерий на миллилитр без необходимости целевого усиления 1. Бактериальные рРНК содержит уникальный видоспецифических последовательностей, которые являются доступными для гибридизации с ДНК-зондами. Следовательно, множество электрохимических датчиков может быть использована для идентификации неизвестных бактерии, где каждый датчик функционализированных различных видов конкретного захвата зонда. Положительный контроль датчики должны быть включены в синтетический олигонуклеотид, который мишень &quot;мостов&quot; захват и детектор зондов создать внутренний сигнал калибровки. Электрохимические датчики имеют широкий спектр основных и поступательного исследовательских задач. Например, анализ, описанный здесь был использован, чтобы точно измерить эффект E. кишечной фазе роста на RRNИ пре-рРНК числом копий, что представляет большой интерес для исследователей, заинтересованных в бактериальной физиологии 2. Чувствительность анализа электрохимического датчика определяется отношение сигнал-шум. Разнообразие усиления сигнала и методы шумоподавления были изучены. Мы считаем, что улучшение химии поверхности датчика является ключом к сокращению неспецифическое связывание зонда детектора и / или HRP фермента. В частности, смешанного монослоя alkanedithiols и mercaptohexanol было установлено, уменьшить фон путем покрытия поверхности электрода более полно, сохраняя при этом доступность захватывающего зонда для гибридизации мишень 3. Эти процедуры химии поверхности особенно важны для анализа с участием сложных биологических образцов.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>Name of the reagent</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalogue number</td>
 <td>Comments (optional)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>6-mercapto-1-hexanol (MCH)</td>
 <td>Sigma</td>
 <td>451088</td>
 <td>Store at room temperature</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>1,6-hexanedithiol (HDT)</td>
 <td>Sigma</td>
 <td>H-12005</td>
 <td>Store at room temperature</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Thiolated capture probes</td>
 <td>Operon</td>
 <td>N/A</td>
 <td>Store at 100 &mu;M in 0.1x TE at -20 &deg;C</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Fluorescein-modified detector probes</td>
 <td>Operon</td>
 <td>N/A</td>
 <td>Store at 100 &mu;M in 0.1x TE at -20 &deg;C</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Bridging Oligonucleotide</td>
 <td>Operon</td>
 <td>N/A</td>
 <td>Store at 100 &mu;M in 0.1x TE at -20 &deg;C</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Anti-Fluorescein-HRP, Fab fragments</td>
 <td>Roche</td>
 <td>11 426 346 910</td>
 <td>Store at 4 &deg;C</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Helios Chip Reader</td>
 <td>GeneFluidics</td>
 <td>GFR-2009</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Sensor Chip Mount</td>
 <td>GeneFluidics</td>
 <td>GFR-003</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Film well sticker</td>
 <td>GeneFluidics</td>
 <td></td>
 <td>Shipped with sensor chips</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Bare gold 16-sensor array chips </td>
 <td>GeneFluidics</td>
 <td>SC1000-16X-B </td>
 <td>Store in 100% N2 at room temperature</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Bovine Serum Albumin </td>
 <td>Sigma</td>
 <td>A7906 </td>
 <td>Store at 4 &deg;C</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>1M Phosphate Buffer, pH 7.2 </td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>0.35M NaH2PO4, 0.65M K2HPO4, adjusted to pH 7.2</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Blocker Casein in PBS </td>
 <td>Pierce</td>
 <td>37528 </td>
 <td>Dilute with an equal volume of 1M Phosphate Buffer, pH 7.2, store at 4 &deg;C</td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Table 1. Reagents and Equipment.</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

bacterial detection &amp; identification using electrochemical sensors

Электрохимические датчики широко используются для быстрого и точного измерения уровня глюкозы в крови и может быть адаптирована для обнаружения широкого спектра анализируемых веществ. Электрохимические датчики работают по трансдукции биологических распознавание событий в полезный электрический сигнал. Передача сигнала происходит путем соединения активность окислительно-восстановительных ферментов для амперометрического электрода. Датчик специфичность либо неотъемлемой характеристикой ферментов глюкозооксидазы в случае сенсор глюкозы, или продукт связь между ферментом и антитела или зонда. Здесь мы описываем анализа электрохимического датчика метод непосредственного обнаружения и идентификации бактерий. В любом случае, зонды, описанные здесь, представляют собой ДНК-олигонуклеотидов. Этот метод основан на гибридизации сэндвич захвата и датчики пламени с целевыми рибосомной РНК (рРНК). Захват зонда прикреплен к поверхности датчика, а детектор зонд связан с чorseradish пероксидазы (HRP). Когда субстрат, такой как 3,3 &#39;, 5,5&#39;-тетраметилбензидин (ТМБ) в электроде с захватом-мишень-детектор комплексы, связанные с его поверхности, субстрат окисляется пероксидазой хрена, и уменьшается на рабочем электроде. Этот результат окислительно-восстановительного цикла в челночные электронов на подложке из электрода для HRP, производя тока в электроде.

Опишем электрохимический анализ, который имеет конструкцию, подобную сэндвич-ELISA. Как показано на рисунке 1, задача рибосомальной РНК (рРНК) гибридизации с захватом и детектор зондов разработан окислительно-восстановительной реакции, катализируемой конъюгированное с HRP антиф...

Watch this Scientific Journal Video about Bacterial Detection & Identification Using Electrochemical Sensors at JoVE.com

Bacterial Detection & Identification Using Electrochemical Sensors

Мы описываем анализ электрохимических датчиков метод для быстрого бактериального обнаружения и идентификации. Анализ включает в себя датчик массива функционализированы олигонуклеотида захвата зондов для рибосомной РНК (рРНК) видоспецифической последовательностей. Сэндвич-гибридизации целевых рРНК с зондом захвата и пероксидазой хрена олигонуклеотида, детектор зонд производит измеримые амперометрического тока.

Бактериальные обнаружения и идентификации с использованием электрохимических датчиков

Electrochemical  sensors are widely used for rapid and accurate measurement of blood glucose and  can be adapted for detection of a wide variety of ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bacterial Detection &amp; Identification Using Electrochemical Sensors

Characterizing Bacterial Volatiles using Secondary Electrospray Ionization Mass Spectrometry (SESI-MS)

Characterizing Bacterial Volatiles using Secondary Electrospray Ionization Mass Spectrometry SESI-MS

Характеризуя Бактериальные Летучие использованием вторичного Электроспрей ионизации масс-спектрометрия (СЕСИ-MS)

Secondary electrospray ionization mass spectrometry (SESI-MS) is a method developed for the rapid detection of volatile compounds, without the need for ...

Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules

Изготовление Электрохимические ДНК-биосенсоры для Безреагентная Обнаружение нуклеиновых кислот, белков и малых молекул

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. ...

Detection and Isolation of Circulating Melanoma Cells using Photoacoustic Flowmetry

Обнаружение и изоляция циркулирующих клеток меланомы использованием Фотоакустическая флоуметрии

Circulating tumor cells (CTCs) are those cells that have separated from a macroscopic tumor and spread through the blood and lymph systems to seed ...

Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

Полые микроиглы на основе датчиков для электрохимических мультиплексный Трансдермальные зондирования

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals ...

Sensing of Barrier Tissue Disruption with an Organic Electrochemical Transistor

Зондирование Барьерного ткани Срыв с транзистора Органическая Электрохимический

The gastrointestinal tract is an example of barrier tissue that provides a physical barrier against entry of pathogens and toxins, while allowing the ...

Glutamine Flux Imaging Using Genetically Encoded Sensors

Глютамин поток изображений, используя Генетически кодируемые сенсоры

Genetically encoded sensors allow real-time monitoring of biological molecules at a subcellular resolution. A tremendous variety of such sensors for ...

A Microfluidic-based Electrochemical Biochip for Label-free DNA Hybridization Analysis

Микрожидкостных основе Электрохимический Биочип для этикеток без анализа ДНК-гибридизации

Miniaturization of analytical benchtop procedures into the micro-scale provides significant advantages in regards to reaction time, cost, and integration ...

Flying Insect Detection and Classification with Inexpensive Sensors

Полет обнаружения насекомых и классификации с недорогих датчиков

An inexpensive, noninvasive system that could accurately classify flying insects would have important implications for entomological research, and allow ...

Label-free Single Molecule Detection Using Microtoroid Optical Resonators

Этикетка без одной молекулы обнаружения, используя Microtoroid оптических резонаторов

Detecting small concentrations of molecules down to the single molecule limit has impact on areas such as early detection of disease, and fundamental ...

Multicolor Fluorescence Detection for Droplet Microfluidics Using Optical Fibers

Многоцветная флуоресценция обнаружения для дроплета Microfluidics Использование оптических волокон

Fluorescence assays are the most common readouts used in droplet microfluidics due to their bright signals and fast time response. Applications such as ...