基于抗生素亲和作用和双位点识别模式的致病细菌荧光检测新方法

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致病细菌在自然界中广泛存在,由其引起的感染性疾病对人类健康造成了巨大的威胁。据Lancet Infectious Diseases报道,在2015年,超级细菌已经造成欧盟和欧洲经济区超过3万人死亡,与流感、艾滋病、结核病三者所导致死亡的总人口数相当。近年来,多重耐药细菌的不断出现使抗菌治疗越来越困难,而不恰当的经验性治疗是导致耐药性增加以及治疗效果不佳的主要原因。细菌的快速检测和抗菌药物敏感性的快速评估被认为是提高抗菌治疗效果的关键。金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌已呈现发病率和死亡率的双高态势,并且在临床中最为常见。因此,建立快速、灵敏的细菌检测和药敏试验的新方法具有重要的意义。本研究利用抗生素与细菌的亲和作用,基于双位点识别模式,构建了两种用于细菌检测的荧光分析新方法。(1)抗生素亲和层析试纸条用于金黄色葡萄球菌的定量检测及药敏试验金黄色葡萄球菌细胞壁表面含有丰富的A蛋白,能够与免疫球蛋白(IgG)的Fc片段选择性地结合。替考拉宁是一种糖肽类抗生素,可与革兰氏阳性菌细胞壁中肽聚糖层的D-Ala-D-Ala形成五个氢键,从而牢固结合革兰氏阳性菌。基于上述结合作用,将猪IgG固定于硝酸纤维素膜,用于捕获金黄色葡萄球菌,并将替考拉宁功能化的荧光微球作为检测金黄色葡萄球菌的信号指示探针,研制了一种新型荧光试纸条,用于该致病细菌的快速检测和药敏试验。研究结果表明:此方法对金黄色葡萄球菌的检测浓度范围为1.4×103-1.4×107 CFU mL-1,加标样品的回收率为93.3%-110.0%。利用该试纸条检测青霉素、达托霉素、庆大霉素、头孢西丁和克林霉素对金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度,所得结果与传统的肉汤稀释法结果一致。该抗生素亲和层析试纸条对金黄色葡萄球菌的定量检测及药敏试验分别可在20分钟和110分钟内完成。由于其拥有较好的便携性和较快的检测速度,在即时检测方面表现出了良好的发展前景。(2)基于多粘菌素B和噬菌体尾丝蛋白P069双位点识别模式的荧光分析法检测铜绿假单胞菌多粘菌素B(PMB)对铜绿假单胞菌等革兰氏阴性菌具有广谱杀菌活性,可与该类细菌外膜上的类脂A通过静电作用和疏水作用相互结合。噬菌体尾丝蛋白可高度特异性地识别并结合其宿主细菌。本研究基于上述两种识别物质对铜绿假单胞菌的双位点结合作用,构建了一种新型荧光检测法,用于铜绿假单胞菌的快速检测。研究中采用噬菌体尾丝蛋白P069作为第一分子识别试剂,包被在微孔板上用于捕获铜绿假单胞菌,并采用异硫氰酸荧光素(FITC)标记的PMB作为第二分子识别试剂和信号探针。它们在微孔板上与铜绿假单胞菌形成夹心复合物后,通过检测荧光信号实现了对该致病细菌的定量分析。结果表明:铜绿假单胞菌的检测线性范围是2.0×103-2.0×107 CFU m L-1。此方法具有优异的特异性,所有革兰氏阳性菌及其它革兰氏阴性菌对本方法均无明显干扰。该方法已成功应用于湖水、生理盐水、人尿和牛奶中铜绿假单胞菌的检测,回收率在83.3%-126.7%之间,表明本方法具有一定的实际应用前景。
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