Công nghệ phát hiện của Microbiome Rapid Detector chủ yếu nhằm mục đích phát hiện nhanh chóng và chính xác các vi sinh vật gây bệnh. Loại dụng cụ này được sử dụng rộng rãi trong an toàn thực phẩm, giám sát môi trường, y tế và vệ sinh, sản xuất công nghiệp và các lĩnh vực khác để nhanh chóng phát hiện vi khuẩn, virus, nấm, nấm mốc và ô nhiễm vi sinh vật khác, ngăn ngừa sự lây lan của bệnh và ô nhiễm thực phẩm. Để nâng cao hiệu quả và độ chính xác của phát hiện, Máy phát hiện nhanh vi sinh vật sử dụng nhiều công nghệ, chủ yếu bao gồm các công nghệ sau:
1. Công nghệ sinh học phân tử
Công nghệ sinh học phân tử chủ yếu dựa vào việc phát hiện và phân tích vật liệu di truyền của vi sinh vật (DNA/RNA). Loại công nghệ này có độ nhạy cao, độ đặc hiệu cao và có thể xác định chính xác mầm bệnh trong thời gian ngắn hơn.
(1) Phản ứng chuỗi polymerase (PCR)
Nguyên tắc: Công nghệ PCR phát hiện vật liệu di truyền của vi sinh vật bằng cách khuếch đại các trình tự DNA cụ thể. Bằng cách khuếch đại nhiều vòng, một lượng nhỏ DNA gây bệnh có thể được phát hiện trong vòng vài giờ.
Ứng dụng: PCR là một trong những công nghệ phát hiện vi sinh vật phổ biến hiện nay, được sử dụng rộng rãi trong an toàn thực phẩm, vệ sinh môi trường, lâm sàng y tế và các lĩnh vực khác. Nó có khả năng xác định chính xác trình tự gen cụ thể của vi sinh vật, thích hợp để phát hiện vi khuẩn, virus, nấm, v.v.
(2) PCR huỳnh quang thời gian thực (qPCR)
Nguyên tắc: PCR huỳnh quang thời gian thực là một cải tiến của công nghệ PCR, cho phép phân tích định lượng nồng độ vi sinh vật trong thời gian thực trong quá trình khuếch đại bằng cách theo dõi những thay đổi trong tín hiệu huỳnh quang trong thời gian thực.
Ứng dụng: qPCR nhanh hơn và có chức năng phân tích định lượng so với PCR truyền thống và được sử dụng rộng rãi để phát hiện nhanh và phân tích định lượng vi sinh vật.
(3) Công nghệ chip gen
Nguyên tắc: Chip gen phát hiện sự hiện diện của gen của các vi sinh vật này trong mẫu bằng cách cố định một trình tự gen cụ thể (thăm dò) của một số lượng lớn các vi sinh vật đã biết trên bề mặt rắn và sau đó bằng phản ứng lai với DNA trong mẫu.
Ứng dụng: Chip gen có khả năng phát hiện nhiều vi sinh vật gây bệnh cùng một lúc, với các tính năng thông lượng cao, nhanh chóng và hiệu quả cao, phù hợp để phát hiện nhiều mầm bệnh nặng.
Công nghệ khuếch đại axit nucleic (LAMP, RPA)
Nguyên tắc: Các kỹ thuật LAMP (khuếch đại đẳng nhiệt qua trung gian vòng) và RPA (khuếch đại polymerase tái tổ hợp) cho phép phát hiện DNA hoặc RNA của vi sinh vật thông qua khuếch đại axit nucleic trong điều kiện đẳng nhiệt, tránh hoạt động chu kỳ nhiệt độ của PCR truyền thống.
Ứng dụng: Công nghệ LAMP và RPA không đòi hỏi thiết bị đắt tiền, phù hợp để phát hiện tại hiện trường, có tính năng nhanh, nhạy, đặc biệt thích hợp để phát hiện nhanh các vi sinh vật trong thực phẩm, mẫu môi trường.
2. Công nghệ miễn dịch
Kỹ thuật miễn dịch thực hiện xét nghiệm vi sinh vật thông qua phản ứng kháng nguyên-kháng thể, thường dựa vào kháng thể đặc hiệu hoặc kháng nguyên liên kết với vi sinh vật mục tiêu.
(1) Xét nghiệm hấp phụ miễn dịch liên kết enzyme (ELISA)
Nguyên tắc: ELISA sử dụng phản ứng xúc tác enzyme để tạo ra các tín hiệu có thể đo lường được (chẳng hạn như thay đổi màu sắc) bằng cách liên kết kháng nguyên với kháng thể, cho phép phân tích định lượng hoặc định tính các vi sinh vật trong mẫu.
Ứng dụng: ELISA được sử dụng rộng rãi trong xét nghiệm vi sinh vật gây bệnh, đặc biệt là trong xét nghiệm virus, vi khuẩn, nấm mốc và các ứng dụng khác, phù hợp để thử nghiệm thực phẩm, mẫu lâm sàng.
Phân tích miễn dịch (LFA)
Nguyên tắc: Phân loại miễn dịch là sử dụng nguyên tắc liên kết kháng thể cụ thể với kháng nguyên, kết hợp với công nghệ lọc màng để nhanh chóng phát hiện vi sinh vật trong mẫu.
Ứng dụng: Công nghệ này nhanh chóng và dễ dàng, thích hợp để kiểm tra tại chỗ, chẳng hạn như kiểm tra chất lượng thực phẩm, giám sát môi trường, v.v., có ưu điểm là hoạt động dễ dàng và không cần thiết bị đặc biệt.
(3) Phổ Raman tăng cường bề mặt (SERS)
Nguyên tắc: Công nghệ SERS sử dụng hiệu ứng tán xạ Raman được tăng cường bởi bề mặt kim loại để tăng độ nhạy phát hiện vi sinh vật, phát hiện sự hiện diện của vi sinh vật bằng cách thay đổi quang phổ.
Ứng dụng: Với độ nhạy siêu cao, công nghệ SERS có thể phát hiện nhanh các vi sinh vật gây bệnh trong bối cảnh phức tạp, phù hợp để giám sát môi trường và phát hiện an toàn thực phẩm.
3. Công nghệ quang học
Công nghệ quang học phát hiện vi sinh vật một cách nhanh chóng và không phá hủy bằng cách sử dụng các đặc tính vật lý của ánh sáng như tán xạ, hấp thụ, phản xạ, v.v.
(1) Phổ hấp thụ UV-Vis
Nguyên tắc: Sử dụng các đặc tính hấp thụ của tia cực tím và ánh sáng nhìn thấy, các đặc tính hấp thụ ánh sáng khác nhau đối với các vi sinh vật khác nhau, dụng cụ xác định vi sinh vật bằng cách phát hiện độ hấp thụ của mẫu đối với ánh sáng.
Ứng dụng: Phương pháp này thường được sử dụng để sàng lọc vi sinh vật, đặc biệt là trong các mẫu như chất lượng nước, không khí và thực phẩm, có thể nhanh chóng đánh giá tổng lượng vi sinh vật.
(2) Phương pháp tán xạ ánh sáng
Nguyên tắc: Bằng cách chiếu xạ một mẫu bằng tia laser, vi sinh vật gây ra hiện tượng tán xạ ánh sáng, dụng cụ này đánh giá loại và số lượng vi sinh vật bằng cách phân tích góc và cường độ tán xạ của ánh sáng.
Ứng dụng: Thường được sử dụng để phát hiện nhanh vi khuẩn, thích hợp để giám sát tại chỗ, đặc biệt là trong lĩnh vực phát hiện môi trường hoặc thực phẩm.
(3) Công nghệ quang phổ Raman
Nguyên tắc: Phân tích các đặc điểm rung động phân tử của các mẫu vi sinh vật thông qua phổ tán xạ Raman để đạt được sự công nhận của các loài vi sinh vật.
Ứng dụng: Phổ Raman có độ phân giải cao, không phá hủy và có khả năng được sử dụng để xác định nhanh chóng nhiều loại vi sinh vật, đặc biệt thích hợp để phân tích định tính các vi sinh vật trong các mẫu phức tạp.
4. Công nghệ quang phổ khối
Công nghệ quang phổ khối phân tích thành phần của một chất bằng cách đo tỷ lệ khối lượng trên điện tích (m/z) của các ion trong mẫu, và đối với việc phát hiện vi sinh vật, nó được xác định chủ yếu bằng cách phân tích các dấu hiệu như protein, chất chuyển hóa của vi sinh vật.
(1) Ma trận hỗ trợ laser giải hấp ion hóa - Khối phổ thời gian bay (MALDI-TOFMS)
Nguyên tắc: Công nghệ quang phổ khối MALDI-TOF sử dụng một mẫu laser để giải phóng các hạt tích điện, phân tích thành phần phân tử của mẫu bằng quang phổ khối, do đó xác định loại vi sinh vật.
Ứng dụng: MALDI-TOFMS có ưu điểm là thông lượng cao, độ chính xác cao và được sử dụng rộng rãi trong vi sinh học lâm sàng, phát hiện thực phẩm và giám sát vi sinh vật môi trường.
5. Công nghệ cảm biến sinh học
Các cảm biến sinh học sử dụng các phản ứng cụ thể của các phân tử sinh học (như enzyme, kháng thể, axit nucleic, v.v.) với vi sinh vật để biến sự hiện diện của vi sinh vật thành tín hiệu điện, tín hiệu quang học hoặc tín hiệu có thể phát hiện khác.
(1) Cảm biến điện hóa
Nguyên tắc: Cảm biến điện hóa được chuyển thành tín hiệu điện để phát hiện bằng cách phát hiện những thay đổi trong phản ứng điện hóa do vi sinh vật gây ra.
Ứng dụng: Thích hợp cho các xét nghiệm tại chỗ thuận tiện và nhanh chóng, chẳng hạn như vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm, môi trường, mẫu lâm sàng.
(2) Cảm biến quang học
Nguyên tắc: Thông qua các vật liệu hoặc phản ứng quang học cụ thể, sự hiện diện của vi sinh vật gây ra những thay đổi trong tín hiệu ánh sáng, từ đó phát hiện vi sinh vật.
Ứng dụng: Cảm biến quang học phù hợp để giám sát nhanh chóng an toàn thực phẩm, ô nhiễm môi trường và các lĩnh vực khác.
Tóm tắt:
Máy phát hiện nhanh vi sinh vật cho phép phát hiện nhanh vi sinh vật thông qua một số phương tiện kỹ thuật, trong đó các kỹ thuật sinh học phân tử (ví dụ: PCR, LAMP, chip di truyền), công nghệ miễn dịch (ví dụ: ELISA, miễn dịch phân tích), công nghệ quang học (ví dụ: tán xạ ánh sáng, hấp thụ tia cực tím), công nghệ phổ khối (ví dụ: MALDI-TOF) và công nghệ cảm biến sinh học (ví dụ: cảm biến điện hóa) được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau. Các loại công nghệ có thể lựa chọn các phương tiện phát hiện khác nhau dựa trên đặc điểm của đối tượng phát hiện, nhu cầu của cảnh ứng dụng và yêu cầu nhạy cảm của phát hiện.