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Checkpoint enrichment for sensitive detection of target bacteria from large volume of food matrices
Analytica Chimica Acta ( IF 5.7 ) Pub Date : 2020-08-01 , DOI: 10.1016/j.aca.2020.06.025 Wen Ren 1 , Abigail Cabush 2 , Joseph Irudayaraj 3
Analytica Chimica Acta ( IF 5.7 ) Pub Date : 2020-08-01 , DOI: 10.1016/j.aca.2020.06.025 Wen Ren 1 , Abigail Cabush 2 , Joseph Irudayaraj 3
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A gap in biosensor development is the ability to enrich and detect targets in large sample volumes in a complex matrix. To bridge this gap, our goal in this work is to propose a practical strategy, termed as checkpoint-style enrichment, for rapid enrichment of the target bacteria from large volume of food samples with particulates and evaluate its enrichment and improvement in detection. The checkpoint-style enrichment was conducted with antibody modified polyethylene terephthalate (PET) pads as capture substrates. In our approach, blended lettuce sample cocktail was circulated through antibody modified PET pads such as a checkpoint in the sample solution pathway, where target pathogens were selectively captured with immobilized antibodies. The obtained PET pads with the captured target pathogens were then used for enhanced detection by colorimetry. To render the checkpoint-style enrichment approach practical and applicable for on-site rapid screening tests, only a simple syringe-based setup with antibody modified PET pad was required. The developed method could process up to 50 ml of lettuce cocktail blended from 5g samples and purposefully inoculated with E. coli O157:H7. Overall, the enrichment method developed required only 40 min of sample processing time. After enrichment, as low as 100 CFU/ml of E. coli O157:H7 could be detected by a simple colorimetric procedure due to the enhancement from the proposed checkpoint-style enrichment in the presence of ∼3000 CFU/ml of non-target bacteria. A linear response was obtained from blank to 100000 CFU/ml of E. coli O157:H7 in blended lettuce samples. The conceptualized approach demonstrates a promising means to improve the detection of target bacteria with a high degree of sensitivity and specificity and could be used in low resourse settings.
中文翻译：
检查点富集，用于从大量食品基质中灵敏检测目标细菌
生物传感器开发的一个差距是富集和检测复杂基质中大样本量目标的能力。为了弥补这一差距，我们这项工作的目标是提出一种实用策略，称为检查点式富集，用于从大量带有颗粒物的食品样品中快速富集目标细菌，并评估其富集和检测改进。使用抗体修饰的聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 垫作为捕获底物进行检查点式富集。在我们的方法中，混合生菜样品混合物通过抗体修饰的 PET 垫进行循环，例如样品溶液路径中的检查点，其中用固定化抗体选择性捕获目标病原体。然后将获得的带有捕获的目标病原体的 PET 垫用于通过比色法进行增强检测。为了使检查点式富集方法实用并适用于现场快速筛查测试，只需要一个简单的基于注射器的设置和抗体修饰的 PET 垫。所开发的方法可以处理由 5 克样品混合而成的多达 50 毫升的生菜混合物，并有目的地接种大肠杆菌 O157:H7。总体而言，开发的富集方法仅需要 40 分钟的样品处理时间。富集后，由于在存在约 3000 CFU/ml 非目标细菌的情况下建议的检查点式富集增强，因此可以通过简单的比色程序检测到低至 100 CFU/ml 的大肠杆菌 O157:H7 。混合生菜样品中从空白到 100000 CFU/ml 大肠杆菌 O157:H7 的线性响应。 这种概念化的方法展示了一种有前途的方法，可以提高目标细菌的检测，具有高度的敏感性和特异性，并且可以在资源匮乏的情况下使用。
更新日期：2020-08-01
中文翻译：
检查点富集，用于从大量食品基质中灵敏检测目标细菌
生物传感器开发的一个差距是富集和检测复杂基质中大样本量目标的能力。为了弥补这一差距，我们这项工作的目标是提出一种实用策略，称为检查点式富集，用于从大量带有颗粒物的食品样品中快速富集目标细菌，并评估其富集和检测改进。使用抗体修饰的聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 垫作为捕获底物进行检查点式富集。在我们的方法中，混合生菜样品混合物通过抗体修饰的 PET 垫进行循环，例如样品溶液路径中的检查点，其中用固定化抗体选择性捕获目标病原体。然后将获得的带有捕获的目标病原体的 PET 垫用于通过比色法进行增强检测。为了使检查点式富集方法实用并适用于现场快速筛查测试，只需要一个简单的基于注射器的设置和抗体修饰的 PET 垫。所开发的方法可以处理由 5 克样品混合而成的多达 50 毫升的生菜混合物，并有目的地接种大肠杆菌 O157:H7。总体而言，开发的富集方法仅需要 40 分钟的样品处理时间。富集后，由于在存在约 3000 CFU/ml 非目标细菌的情况下建议的检查点式富集增强，因此可以通过简单的比色程序检测到低至 100 CFU/ml 的大肠杆菌 O157:H7 。混合生菜样品中从空白到 100000 CFU/ml 大肠杆菌 O157:H7 的线性响应。 这种概念化的方法展示了一种有前途的方法，可以提高目标细菌的检测，具有高度的敏感性和特异性，并且可以在资源匮乏的情况下使用。
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