尿路感染發(fā)病率極高，通常通過耗時(shí)的微生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行診斷。開發(fā)快速的POCT診斷方法可大大改善尿路感染的治療。
電子舌是一種模擬人類味覺感知的傳感器系統(tǒng)，它通過檢測(cè)和分析液體中的化學(xué)物質(zhì)來識(shí)別和分類不同的味道和氣味。電子舌通常由一個(gè)包含多個(gè)傳感器的陣列組成，這些傳感器對(duì)不同的化學(xué)物質(zhì)具有不同的選擇性。電子舌可以通過電化學(xué)、電容、電阻或磁共振等技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)和分析。在液體樣品中，電子舌可以識(shí)別和區(qū)分各種復(fù)雜的多組分流體，如果汁、牛奶、飲料、食物和香料等。
瑞典馬爾默大學(xué)健康與社會(huì)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)和生物膜研究中心的Carolin Psotta等人利用電子舌（e-tongue），通過分析細(xì)菌代謝活動(dòng)引起的人工尿液培養(yǎng)基（AUM）成分變化，檢測(cè)和區(qū)分常見的尿路感染（UTI）相關(guān)細(xì)菌。
科普：人工尿液培養(yǎng)基(AUM)是一種模擬人體尿液環(huán)境的培養(yǎng)基，用于檢測(cè)和分析細(xì)菌生長(zhǎng)。AUM中包含尿液中的一些重要成分，如尿素、氨、肽酶等，這些成分可以作為細(xì)菌生長(zhǎng)的來源。文中的AUM配方如下：
文中的電子舌包含三種電極材料--鉑、鈀和金。研究了三種常見的尿路感染細(xì)菌--大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌和糞腸球菌。細(xì)菌在 AUM 中生長(zhǎng) 5 小時(shí)的初步特征是，氧化峰值的降低，原因就在于細(xì)菌消耗了 AUM 的成分。
電子舌的主成分分析（PCA）結(jié)果表明，受感染的樣本可與 AUM 區(qū)分開來，而肺炎雙球菌可與其他物種區(qū)分開來。見下圖，黑色點(diǎn)是單純AUM，黃色點(diǎn)是肺炎雙球菌感染的AUM，綠色點(diǎn)是糞腸球菌感染的AUM，橙色是大腸桿菌感染的AUM。
為了將電子舌反應(yīng)與細(xì)菌生長(zhǎng)聯(lián)系起來，使用流式細(xì)胞儀SYBR Green染色每小時(shí)對(duì)細(xì)菌濃度進(jìn)行量化。在引入細(xì)菌后的 1 小時(shí)內(nèi)，即在臨床相關(guān)濃度 10E5 CFU/mL 左右，電子舌反應(yīng)發(fā)生了顯著變化。PCA分析結(jié)果表明，隨時(shí)間變化的模式也能區(qū)分生長(zhǎng)階段。
補(bǔ)充1H NMR 分析表明，革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌之間存在代謝差異。糞腸球菌以檸檬酸為首選底物，產(chǎn)生乙酸和乙醇等代謝物，而革蘭氏陰性菌則利用乳酸。這表明對(duì)于 AUM 成分的利用具有物種特異性。
總之，這項(xiàng)概念驗(yàn)證研究表明，電子舌通過檢測(cè)細(xì)菌新陳代謝產(chǎn)生的 AUM 成分變化，具有快速診斷 UTI 的潛力。簡(jiǎn)單的貴金屬電極陣列成功區(qū)分了所有測(cè)試物種的感染和非感染樣本，并區(qū)分了細(xì)菌類型。雖然更復(fù)雜的電極或測(cè)量參數(shù)可以改進(jìn)物種分類，但這種簡(jiǎn)單的方法為尿毒癥POCT生物傳感分析提供了一個(gè)前景廣闊的平臺(tái)。未來的工作應(yīng)擴(kuò)展到其他物種和真實(shí)尿液樣本。
來源：流式中文網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源。參考文獻(xiàn)：Psotta C, Nilsson EJ, Sjöberg T, Falk M. Bacteria-Infected Artificial Urine Characterization based on a Combined Approach Using an Electronic Tongue Complemented with 1H-NMR and Flow Cytometry. Biosensors (basel). 2023;13(10):916. Published 2023 Oct 5. doi:10.3390/bios13100916
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