尿路感染發(fā)病率極高，通常通過耗時的微生物學技術進行診斷。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)，它通過檢測和分析液體中的化學物質來識別和分類不同的味道和氣味。電子舌通常由一個包含多個傳感器的陣列組成，這些傳感器對不同的化學物質具有不同的選擇性。電子舌可以通過電化學、電容、電阻或磁共振等技術進行檢測和分析。在液體樣品中，電子舌可以識別和區(qū)分各種復雜的多組分流體，如果汁、牛奶、飲料、食物和香料等。
瑞典馬爾默大學健康與社會學院生物醫(yī)學和生物膜研究中心的Carolin Psotta等人利用電子舌（e-tongue），通過分析細菌代謝活動引起的人工尿液培養(yǎng)基（AUM）成分變化，檢測和區(qū)分常見的尿路感染（UTI）相關細菌。
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，用于檢測和分析細菌生長。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菌生長的來源。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菌--大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌和糞腸球菌。細菌在 AUM 中生長 5 小時的初步特征是，氧化峰值的降低，原因就在于細菌消耗了 AUM 的成分。
電子舌的主成分分析（PCA）結果表明，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，黑色點是單純AUM，黃色點是肺炎雙球菌感染的AUM，綠色點是糞腸球菌感染的AUM，橙色是大腸桿菌感染的AUM。
為了將電子舌反應與細菌生長聯(lián)系起來，使用流式細胞儀SYBR Green染色每小時對細菌濃度進行量化。在引入細菌后的 1 小時內，即在臨床相關濃度 10E5 CFU/mL 左右，電子舌反應發(fā)生了顯著變化。PCA分析結果表明，隨時間變化的模式也能區(qū)分生長階段。
補充1H NMR 分析表明，革蘭氏陽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。這表明對于 AUM 成分的利用具有物種特異性。
總之，這項概念驗證研究表明，電子舌通過檢測細菌新陳代謝產生的 AUM 成分變化，具有快速診斷 UTI 的潛力。簡單的貴金屬電極陣列成功區(qū)分了所有測試物種的感染和非感染樣本，并區(qū)分了細菌類型。雖然更復雜的電極或測量參數可以改進物種分類，但這種簡單的方法為尿毒癥POCT生物傳感分析提供了一個前景廣闊的平臺。未來的工作應擴展到其他物種和真實尿液樣本。
來源：流式中文網 轉載請注明來源。參考文獻：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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