基于SERS技术快速鉴别鼠伤寒沙门氏菌及其耐药菌株

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致病菌的快速检验,始终是一个涉及临床细菌感染疾病治疗和食品安全等多领域的热点问题。在临床细菌感染疾病治疗过程中,抗生素的滥用诱发了大量耐药菌株的产生,使得临床常用抗生素的可选择性降低,治疗效果不佳,并且促使临床发病率、死亡率和治疗难度明显增加。因此,致病菌的快速鉴别及对细菌耐药性的监测研究是快速诊断病因和掌控耐药性产生过程的关键。  表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)技术,作为一种能够提供丰富的特征光谱信息且灵敏度高的光谱检测方法,已在微生物检测和分析领域中得到广泛应用。由于临床上对病原菌的快速检测方法的不断需求,本文将利用SERS技术,首先针对两种常见的致病菌开展光谱测量与分析,探讨它们生化物质组成在光谱上反映出的异同,并在此基础上结合多元统计分析,寻求快速鉴别致病菌的有效方法。还将利用SERS技术快速鉴别致病菌及其耐药菌株,并对耐药性产生过程进行动态监测,旨在为临床治疗的个体化用药提供参考。  采用化学还原法制备纳米金溶胶,合成得到高浓度、深红色的金纳米颗粒溶胶,其分散性较好无团聚现象,并具有良好的稳定性、重复性和增强效果。以此作为增强基底,对两种常见致病菌大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌进行SERS检测。其中,7个特征峰存在明显差异,其中特征拉曼位移在1442cm-1、1472cm-1和1478cm-1处属于蛋白质分子的C-H2键变形振动,1232cm-1被指认为与构成蛋白质的基本骨架相关的酰胺Ⅲ带的特征峰,初步推断细胞外壁结构差异是造成特征峰差异的主要原因。此外,利用SERS技术结合线性判别分析,对鼠伤寒沙门氏菌的两种工程菌株进行鉴别,建立的分类模型准确率达到100%。最后,在S.typhimurium敏感菌株及其抗性菌株的鉴别研究中,选取与蛋白质结构振动相关的波段1150~1293cm-1,采用线性判别分析和支持向量机两种方法建立模型,模型错分率分别为4%和3.5%,均展现出极好的分类效果。同时,实现了对耐药菌株的筛选过程,和抗生素与菌株共培养过程的SERS监测。  实验结果表明,SERS技术在区分不同种类的病原菌方面具有巨大的潜力,所建立的定性分析模型准确度高和灵敏度高,并且能够实现药物作用过程中的动态监测。本文的研究成果,将为SERS技术在临床病原菌快速检测领域中的应用提供重要的理论依据。
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