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Test rapidi di sensibilità antimicrobica mediante imaging Raman scattering stimolato dell'incorpo...
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JoVE Journal Biology
Rapid Antimicrobial Susceptibility Testing by Stimulated Raman Scattering Imaging of Deuterium Incorporation in a Single Bacterium

Test rapidi di sensibilità antimicrobica mediante imaging Raman scattering stimolato dell'incorporazione del deuterio in un singolo batterio

Full Text
3,372 Views
12:08 min
February 14, 2022

DOI: 10.3791/62398-v

Meng Zhang1,2, Mohamed N. Seleem3, Ji-Xin Cheng1,2,4,5

1Department of Electrical and Computer Engineering,Boston University, 2Boston University Photonics Center,Boston University, 3Department of Biomedical Sciences and Pathobiology, Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine,Virginia Polytechnic Institute and State University, 4Department of Biomedical Engineering,Boston University, 5Department of Chemistry,Boston University

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study describes a rapid antimicrobial susceptibility testing (AST) assay that can be completed in 2.5 hours using single-cell-stimulated Raman scattering imaging of D2O metabolism. This protocol is significant as it allows for testing of bacterial samples from urine and whole blood, providing a transformative approach to rapid single-cell phenotypic AST in clinical settings.

Key Study Components

Research Area

  • Antimicrobial susceptibility testing
  • Clinical microbiology
  • Rapid diagnostic methods

Background

  • Conventional AST methods require longer processing times.
  • Rapid methods could lead to timely and targeted treatments for patients.
  • Single-cell analysis provides detailed insights into bacterial behavior.

Methods Used

  • Single-cell-stimulated Raman scattering (SRS) imaging
  • Bacteria from urine and whole blood
  • Sequential dilution and antibiotic treatment of bacterial samples

Main Results

  • Successful implementation of rapid AST within 2.5 hours.
  • Effectiveness demonstrated in monitoring bacterial metabolic activity.
  • Conclusions aligned with the potential for clinical application.

Conclusions

  • This study demonstrates a rapid and effective method for AST using SRS imaging.
  • The approach has the potential to significantly improve the speed and accuracy of bacterial diagnostics in clinical microbiology.

Frequently Asked Questions

What is the advantage of this protocol over traditional methods?
This protocol significantly reduces the time required for antimicrobial susceptibility testing from several hours to just 2.5 hours.
Can this method be applied to different bacterial species?
Yes, this method is adaptable to various bacterial species present in urine and blood.
What technology is primarily used in this study?
The primary technology used is single-cell-stimulated Raman scattering imaging.
What type of samples were tested in this study?
The study involved bacterial samples spiked in urine and whole blood.
How does this method measure bacterial metabolism?
It measures metabolic activity through deuterium incorporation and Raman scattering imaging.
What are the implications of this technology in a clinical setting?
The rapid results can lead to more timely and effective treatments for infections.
Is there a specific antibiotic concentration used in the testing?
Yes, the assay uses a serial dilution method to test various concentrations of antibiotics.

Questo protocollo presenta test rapidi di suscettibilità antimicrobica (AST) entro 2,5 ore mediante imaging Raman scattering stimolato da singole cellule del metabolismo di D2O. Questo metodo si applica ai batteri nelle urine o nell'ambiente del sangue intero, che è trasformativo per l'AST fenotipico a singola cellula rapida nella clinica.

Il test rapido di sensibilità antimicrobica può essere ottenuto entro 2,5 ore nelle urine e nel sangue, che è considerato un'enorme riduzione del tempo di analisi rispetto al metodo convenzionale di microdiluizione del brodo. Può monitorare l'attività metabolica batterica in un ambiente complesso, come il sangue intero. Per iniziare, controlla la concentrazione batterica dei campioni misurando la densità ottica con un fotometro a 600 nanometri di lunghezza d'onda.

Per raggiungere una concentrazione cellulare finale di otto volte 10 alla quinta Colony Forming Units, o CFU, per millilitro, diluire la soluzione batterica utilizzando il normale mezzo MHB senza deuterio. Dopo aver miscelato le cellule batteriche per vortice, rimuovere 300 aliquote da microlitri della soluzione batterica in sette microtubi da 1,5 millilitri e un'aliquota da 600 microlitri della soluzione batterica in un microtubo da 1,5 millilitri. Quindi aggiungere 4,8 microlitri della soluzione madre antibiotica nel microtubo contenente 600 microlitri della soluzione batterica per ottenere la concentrazione finale di antibiotico di otto microgrammi per millilitro.

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