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Fluorometric detection of phages in liquid media: application to turbid samples
Analytica Chimica Acta ( IF 5.7 ) Pub Date : 2020-05-01 , DOI: 10.1016/j.aca.2020.03.016 Denis Rajnovic 1 , Jordi Mas 1
Analytica Chimica Acta ( IF 5.7 ) Pub Date : 2020-05-01 , DOI: 10.1016/j.aca.2020.03.016 Denis Rajnovic 1 , Jordi Mas 1
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During the last years there has been a growing interest in the development of methods for phage detection and quantification in environmental, public health and industrial sectors. Good methods of phage monitoring contribute to progress in phage therapies, biocontrol and food safety studies. They have also been used to indicate the possible presence of microbiological hazards in drinking and recreational waters, and are an essential tool to prevent failure of microbe-based industrial bioreactors. Many of the sophisticated methods that have emerged to cover these needs are strongly hampered by the presence of turbidity in the samples, that results in decreased sensitivity. To avoid this, time consuming pretreatment steps must often be included that increase the overall complexity of the assays and the time required to perform them. With this in mind, we have explored an alternative method that fulfills the criteria of being simple, rapid and inexpensive and can be used to perform analysis in turbid media without any pretreatment steps. In this paper we develop a method that monitors lysis of an indicator culture when exposed to samples containing the target phage. The method is based on the properties of resazurin, a redox dye that becomes fluorescent when reduced by an active microbial culture. We analyzed the fluorescence kinetics of non-turbid phage-infected bacterial cultures as a function of both, phage abundance and initial cell concentration. For this purpose, different phage/host combinations were used and then, the addition of resazurin at different times (0, 30 and 60 min) was carefully evaluated for each phage/host combination, thus providing data for 168 combinations in total. Next, selected phage/host combinations were tested over 4 different turbidity models: 0, 1000, 2000 Nephelometric Turbidity Units (NTU) as well as in milk. The data obtained provided information about the duration of the assay and sensitivity thresholds in matrices with different turbidity grades. The results obtained indicate that the method can detect as few as 10 phage particles per assay volume within 3.5 h. If sensitivity is not an issue and the threshold of detection is increased to 107 phages the assay is considerably shortened, providing reliable results in only 40 min. Overall, the detection approach proposed in this work provides a simple, rapid and inexpensive solution that compares favorably, in terms of performance, with other high-end methods.
中文翻译：
液体介质中噬菌体的荧光检测：在混浊样品中的应用
在过去的几年中，人们对环境、公共卫生和工业部门中噬菌体检测和定量方法的开发越来越感兴趣。噬菌体监测的良好方法有助于噬菌体治疗、生物控制和食品安全研究的进展。它们还被用来指示饮用水和娱乐用水中可能存在的微生物危害，并且是防止基于微生物的工业生物反应器出现故障的重要工具。许多为满足这些需求而出现的复杂方法都受到样品中混浊的严重阻碍，导致灵敏度降低。为了避免这种情况，通常必须包括耗时的预处理步骤，这会增加检测的整体复杂性和执行它们所需的时间。考虑到这一点，我们探索了一种替代方法，它满足简单、快速和廉价的标准，可用于在混浊介质中进行分析，无需任何预处理步骤。在本文中，我们开发了一种方法，当暴露于含有目标噬菌体的样品时，该方法监测指示培养物的裂解。该方法基于刃天青的特性，刃天青是一种氧化还原染料，当被活性微生物培养物还原时会发出荧光。我们分析了非混浊噬菌体感染细菌培养物的荧光动力学，作为噬菌体丰度和初始细胞浓度的函数。为此，使用了不同的噬菌体/宿主组合，然后针对每个噬菌体/宿主组合仔细评估了在不同时间（0、30 和 60 分钟）添加刃天青的情况，从而提供总共 168 种组合的数据。接下来，选定的噬菌体/宿主组合通过 4 种不同的浊度模型进行测试：0、1000、2000 比浊浊度单位 (NTU) 以及在牛奶中。获得的数据提供了有关不同浊度等级基质中测定持续时间和灵敏度阈值的信息。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。选定的噬菌体/宿主组合在 4 种不同的浊度模型上进行了测试：0、1000、2000 比浊浊度单位 (NTU) 以及在牛奶中。获得的数据提供了有关不同浊度等级基质中测定持续时间和灵敏度阈值的信息。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。选定的噬菌体/宿主组合在 4 种不同的浊度模型上进行了测试：0、1000、2000 比浊浊度单位 (NTU) 以及在牛奶中。获得的数据提供了有关不同浊度等级基质中测定持续时间和灵敏度阈值的信息。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。2000 Nephelometric Turbidity Units (NTU) 以及在牛奶中。获得的数据提供了有关不同浊度等级基质中测定持续时间和灵敏度阈值的信息。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。2000 Nephelometric Turbidity Units (NTU) 以及在牛奶中。获得的数据提供了有关不同浊度等级基质中测定持续时间和灵敏度阈值的信息。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。
更新日期：2020-05-01
中文翻译：
液体介质中噬菌体的荧光检测：在混浊样品中的应用
在过去的几年中，人们对环境、公共卫生和工业部门中噬菌体检测和定量方法的开发越来越感兴趣。噬菌体监测的良好方法有助于噬菌体治疗、生物控制和食品安全研究的进展。它们还被用来指示饮用水和娱乐用水中可能存在的微生物危害，并且是防止基于微生物的工业生物反应器出现故障的重要工具。许多为满足这些需求而出现的复杂方法都受到样品中混浊的严重阻碍，导致灵敏度降低。为了避免这种情况，通常必须包括耗时的预处理步骤，这会增加检测的整体复杂性和执行它们所需的时间。考虑到这一点，我们探索了一种替代方法，它满足简单、快速和廉价的标准，可用于在混浊介质中进行分析，无需任何预处理步骤。在本文中，我们开发了一种方法，当暴露于含有目标噬菌体的样品时，该方法监测指示培养物的裂解。该方法基于刃天青的特性，刃天青是一种氧化还原染料，当被活性微生物培养物还原时会发出荧光。我们分析了非混浊噬菌体感染细菌培养物的荧光动力学，作为噬菌体丰度和初始细胞浓度的函数。为此，使用了不同的噬菌体/宿主组合，然后针对每个噬菌体/宿主组合仔细评估了在不同时间（0、30 和 60 分钟）添加刃天青的情况，从而提供总共 168 种组合的数据。接下来，选定的噬菌体/宿主组合通过 4 种不同的浊度模型进行测试：0、1000、2000 比浊浊度单位 (NTU) 以及在牛奶中。获得的数据提供了有关不同浊度等级基质中测定持续时间和灵敏度阈值的信息。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。选定的噬菌体/宿主组合在 4 种不同的浊度模型上进行了测试：0、1000、2000 比浊浊度单位 (NTU) 以及在牛奶中。获得的数据提供了有关不同浊度等级基质中测定持续时间和灵敏度阈值的信息。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。选定的噬菌体/宿主组合在 4 种不同的浊度模型上进行了测试：0、1000、2000 比浊浊度单位 (NTU) 以及在牛奶中。获得的数据提供了有关不同浊度等级基质中测定持续时间和灵敏度阈值的信息。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。2000 Nephelometric Turbidity Units (NTU) 以及在牛奶中。获得的数据提供了有关不同浊度等级基质中测定持续时间和灵敏度阈值的信息。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。2000 Nephelometric Turbidity Units (NTU) 以及在牛奶中。获得的数据提供了有关不同浊度等级基质中测定持续时间和灵敏度阈值的信息。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。获得的结果表明，该方法可以在 3.5 小时内检测到每测定体积少至 10 个噬菌体颗粒。如果灵敏度不是问题并且检测阈值增加到 107 个噬菌体，则检测时间会大大缩短，只需 40 分钟即可提供可靠的结果。总的来说，这项工作中提出的检测方法提供了一种简单、快速且廉价的解决方案，在性能方面与其他高端方法相比具有优势。
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