تثبيت جهت دار باكتريوفاژ T4 به منظور تشخيص سريع باكتري اشرشياكلي به عنوان يك عامل بالقوه بيوتروريسم با استفاده از روش رزونانس پلاسمون سطحي

Oriented T4 Bacteriophage Immobilization for E- coli Bacteria as A Potential Bioterrorism Agent Detection Based on Surface Plasmon Resonance Method

زمينه و هدف اشرشياكلي، به عنوان يك سلاح زيستي بالقوه، يكي از خطرناك ترين انواع باكتري هاي مورد استفاده در بيوتروريسم است كه مسيول بسياري از بيماري ه ايي است كه از طريق غذا منتقل مي شوند. در اين پژوهش، با استفاده از تثبيت جهت دار باكتريوفاژ، يك زيست حسگر رزونانس پلاسمون سطحي (SPR) براي تشخيص باكتري E. coli طراحي شد. روش ها به اين منظور، ابتدا سطح ديسك طلا با استرپتاويدين اصلاح گرديد. سپس، باكتريوفاژ T4 بيوتيلينه شد. بهينه سازي مقادير بيوتين با استفاده از بررسي فعاليت باكتري خواري آن انجام شد. بعد از تاييد بيوتينيله شدن باكتريوفاژها با استفاده از روش پراكندگي نور ديناميكي (DLS)، باكتريوفاژ T4 از طريق برهم كنش ميان استرپتاويدين و بيوتين به صورت جهت دار روي ديسك طلا تثبيت شد. يافته ها ثابت تعادل تفكيك (KD) 17-10 به دست آمد كه نشان داد كه تمايل برهم كنش باكتريوفاژ T4-باكتري اشرشياكلي بسيار زياد است. با استفاده از حسگر طراحي شده، غلظت باكتري در محدوده 101 تا 109 باكتري در ميلي ليتر قابل شناسايي است. نتيجه گيري از مزاياي حسگر طراحي شده مي توان به عدم نياز به برچسب گذاري و شناسايي سريع باكتري اشرشياكلي اشاره نمود.

Background and Aim: As a potential biological weapon, Escherichia coli (E. coli) is one of the most dangerous types of bacteria used in bioterrorism, which is responsible for many foodborne illnesses. In this study, a surface plasmon resonance biosensor (SPR) was designed to detect E. coli using oriented immobilization of T4 bacteriophage. Methods: The surface of the gold disc was first modified with streptavidin. Then, the T4 bacteriophage was biotinylated. Optimization of biotin levels was performed using bacteriophage activity. After confirmation of bacteriophage biotinylation using the dynamic light scattering (DLS) method, T4 bacteriophage was oriented immobilized on the gold disk through the interactions between streptavidin and biotin. Results: The equilibrium dissociation constant (KD) was found to be 10-17, which showed the great affinity of bacteriophage to interact with E. coli. Using the designed biosensor, E. coli was detected in the concentration range of 101 to 109 bacteria per ml. Conclusion: Label-free and fast detection of E. coli are the advantages of the proposed biosensor.