Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sử dụng GC-IMS để phát hiện các hợp chất hữu cơ bay hơi nhằm xác định môi trường nuôi cấy vi khuẩn hỗn hợp
Tóm tắt
Để khám phá khả năng xác định các loại vi khuẩn gây nhiễm trùng vết thương phổ biến trong nuôi cấy hỗn hợp bằng phổ khối khí-chuyển động ion (GC-IMS), khí trong đầu không gian của các nuôi cấy đơn và hỗn hợp của Escherichia coli, Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa đã được phát hiện và phân tích bằng hệ thống GC-IMS. Các vi khuẩn này được nuôi cấy trong ống môi trường thioglycolate sau đó được chuyển đến các bình lấy mẫu (phương pháp gián tiếp), hoặc được nuôi cấy trực tiếp trong các bình lấy mẫu (phương pháp trực tiếp) để cho phép tích tụ các hợp chất bay hơi và tạo điều kiện cho quy trình tự động hóa. Các hợp chất hữu cơ bay hơi vi sinh vật cụ thể (mVOCs) của ba loại vi khuẩn đã được thu nhận. Một số trong số đó đã được biết đến với các chất cụ thể, ví dụ, ethanol, isoamyl acetate, phenylacetaldehyde, 2-heptanone, trong khi những hợp chất khác thì chưa. Phân tích thành phần chính (PCA) cho thấy rằng khả năng phân tách cao hơn có thể đạt được với phương pháp trực tiếp hơn là phương pháp gián tiếp. Công trình này chỉ ra rằng có khả năng xác định các loại vi khuẩn hợp thành bằng cách phát hiện các mVOCs cụ thể bằng GC-IMS, và các mVOCs cụ thể nên phụ thuộc vào môi trường.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Bunge M, Araghipour N, Mikoviny T, Dunkl J, Schnitzhofer R, Hansel A, Schinner F, Wisthaler A, Margesin R, Märk TD (2008) On-Line monitoring of microbial volatile metabolites by proton transfer reaction-mass spectrometry. Appl Environ Microbiol 74:2179–2186
Cadogan J, Baldwin D, Carpenter S, Davey J, Harris H, Purser K, Wicks G (2011) Identification, diagnosis and treatment of wound infection. Nurs Stand 26:44–48
Carbonnelle E, Mesquita C, Bille E, Day N, Dauphin B, Beretti JL, Ferroni A, Gutmann L, Nassif X (2011) MALDI-TOF mass spectrometry tools for bacterial identification in clinical microbiology laboratory. Clin Biochem 44:104–109
Carter GR, Cole JR (2012) Diagnostic procedure in veterinary bacteriology and mycology. Academic Press, New York
Chen J, Tang JN, Shi H, Tang C, Zhang R (2016) Characteristics of volatile organic compounds produced from five pathogenic bacteria by headspace-solid phase micro-extraction/gas chromatography-mass spectrometry. J Basic Microbiol 9999:1–10
Clark DP (1989) The fermentation pathways of Escherichia coli. FEMS Microbiol Rev 63:223–234
Cutting KF, White R (2004) Defined and refined-criteria for identifying wound infection revisited. Br J Community Nurs 9:6–15
Daulton E, Wicaksono A, Bechar J, Covington JA, Hardwicke J (2019) The detection of wound infection by ion mobility chemical analysis. Biosensors 10:19
Drees C, Vautz W, Liedtke S, Rosin C, Althoff K, Lippmann M, Zimmermann S, Legler TJ, Yildiz D, Perl T, Szikszay NK (2019) GC-IMS headspace analyses allow early recognition of bacterial growth and rapid pathogen differentiation in standard blood cultures. Appl Microbiol Biotechnol 103:9091–9101
Eisenberg RC, Dobrogosz WJ (1967) Gluconate metabolism in Escherichia colil. J Bacteriol 93:941–949
Ezra FS, Lucas DS, Mustacich RV, Russell AF (1983) Phosphorus-31 and carbon-13 nuclear magnetic resonance studies of anaerobic glucose metabolism and lactate transport in Staphylococcus aureus cells. Biochemistry 22:3841–3849
Haesler E, Ousey K (2018) Evolution of the wound infection continuum. Wound Int 9:6–10
Hettinga KA, van Valenberg HJF, Lam TJGM, van Hooijdonk ACM (2008) Detection of mastitis pathogens by analysis of volatile bacterial metabolites. J Dairy Sci 91:3834–3839
Jorgensen JH, Pfaller MA (2015) Manual of clinical microbiology, eleventh. American Society for Microbiology, Washington DC
Jünger M, Vautz W, Kuhns M, Hofmann L, Ulbricht S, Baumbach JI, Quintel M, Perl T (2012) Ion mobility spectrometry for microbial volatile organic compounds: a new identification tool for human pathogenic bacteria. Appl Microbiol Biotechnol 93:2603–2614
Kunze N, Göpel J, Kuhns M, Jünger M, Quintel M, Perl T (2013) Detection and validation of volatile metabolic patterns over different strains of two human pathogenic bacteria during their growth in a complex medium using multi-capillary column-ion mobility spectrometry (MCC-IMS). Appl Microbiol Biotechnol 97:3665–3676
Langejuergen J, Wagner C, Beutel S, Hopmeier T, Scheper T, Zimmermann S (2015) Non-invasive monitoring of bacterial growth and auto-induced protein production in a bioreactor with a closed-loop GC-IMS. Int J Ion Mobil Spec 18:9–15
Lawal O, Muhamadali H, Ahmed WM, White IR, Nijsen TME, Goodacre R, Fowler SJ, on behalf of the BreathDx consortium (2018) Headspace volatile organic compounds from bacteria implicated in ventilator-associated pneumonia analysed by TD-GC/MS. J Breath Res 12:026002
Li Y, Shan MZ, Zhu ZB, Mao XH, Yan MJ, Chen Y, Zhu QJ, Li HC, Gu B (2019) Application of MALDI-TOF MS to rapid identification of anaerobic bacteria. BMC Infect Dis 19:941
Perl T, Jünger M, Vautz W, Nolte J, Kuhns M, Zepelin MB, Quintel M (2011) Detection of characteristic metabolites of Aspergillus fumigatus and Candida species using ion mobility spectrometry-metabolic profiling by volatile organic compounds. Mycoses 54:828–837
Seesaard T, Thippakorn C, Kerdcharoen T, Kladsomboon S (2020) A hybrid electronic nose system for discrimination of pathogenic bacterial volatile compounds. Anal Methods 47:5671–5683
Sethi S, Nanda R, Chakraborty T (2013) Clinical application of volatile organic compound analysis for detecting infectious diseases. Clin Microbiol Rev 26:462–475
Sun T, Tian FC, Bi YT, Zhong XZ, He J, Yang TC, Guo QS, Lei Y, Lu YY, Zeng L, He QH (2019) Local warning integrated with global feature based on dynamic spectra for FAIMS data analysis in detection of clinical wound infection. Sens Actuators B Chem 298:126926
Thorn RMS, Reynolds DM, Greenman J (2011) Multivariate analysis of bacterial volatile compound profiles for discrimination between selected species and strains in vitro. J Microbiol Methods 84:258–264
Umber BJ, Shin HW, Meinardi S, Leu SY, Zaldivar F, Cooper DM, Blake DR (2013) Gas signatures from Escherichia coli and Escherichia coli-inoculated human whole blood. Clin Transl Med 2:13
Váradi L, Luo JL, Hibbs DE, Perry JD, Anderson RJ, Orenga S, Groundwater PW (2017) Methods for the detection and identification of pathogenic bacteria-past, present, and future. Chem Soc Rev 46:4818–4832
Wang DD, Ding XD, Rather PN (2001) Indole can act as an extracellular signal in Escherichia coli. J Bacteriol 183:4210–4216
White RJ (2009) Wound infection-associated pain. J Wound Care 18:245–249
Yusuf N, Zakaria A, Omar MI, Shakaff AYM, Masnan MJ, Kamarudin LM, Rahim NA, Zakaria NZI, Abdullah AA, Othman A, Yasin MS (2015) In-vitro diagnosis of single and poly microbial species targeted for diabetic foot infection using e-nose technology. BMC Bioinform 16:158