Обнаружение ионных каскадов, запускаемых фагами

Обнаружение ионных каскадов, запускаемых фагами ( СЕПТИК ) ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} представляет собой метод быстрой идентификации бактерий, основанный на распознавании флуктуаций в жидкой среде. Преимуществами SEPTIC являются специфичность и скорость (требуется всего несколько минут), обеспечиваемые характеристиками фаговой инфекции, чувствительность благодаря чувствительности с усилением флуктуаций и долговечность, обусловленная надежностью фагов. Идеалистическое устройство SEPTIC может быть размером с ручку и, возможно, способно идентифицировать библиотеку различных бактерий в течение нескольких минут измерения.

Механизм

SEPTIC использует бактериофаги в качестве индикаторов, вызывающих ионный ответ бактерий во время фаговой инфекции. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Микроскопические металлические электроды обнаруживают случайные колебания электрохимического потенциала, обусловленные стохастическими колебаниями градиента ионной концентрации, вызванными фаговой инфекцией бактерий. Электродная пара в электролите с различными локальными концентрациями ионов вблизи электродов образует электрохимическую ячейку , вырабатывающую напряжение, зависящее от мгновенного соотношения локальных концентраций. ^{[ 6 ]} Пока концентрации колеблются, между электродами возникает переменная случайная разность напряжений. Согласно экспериментальным исследованиям, всякий раз, когда происходит фаговая инфекция, спектр плотности мощности измеренного электронного шума будет иметь величину 1/ f. ² спектр шума , тогда как без заражения фагом это спектр шума 1/f . Для обеспечения высокой чувствительности электрическое поле постоянного тока притягивает инфицированные бактерии (которые заряжаются из-за ионного дисбаланса) к электроду с соответствующей поляризацией. ^{[ 5 ]}

Преимущества

Преимуществами SEPTIC являются специфичность и скорость (требуется всего несколько минут), обеспечиваемые характеристиками фаговой инфекции, чувствительность благодаря чувствительности с усилением флуктуаций и долговечность, обусловленная надежностью фагов. Идеалистическое устройство SEPTIC может быть размером с ручку и, возможно, способно идентифицировать библиотеку различных бактерий в течение нескольких минут измерения.

История

Концепция SEPTIC была впервые разработана Ласло Б. Кишем и Марией Добози-Кинг. ^{[ 2 ]} в 2004 году он был разработан и продемонстрирован на факультете электротехники и вычислительной техники Техасского университета A&M в сотрудничестве с Мосонгом Ченгом, Рай Янгом, Сергеем М. Безруковым (НИЗ) и Бобом Биардом. ^{[ 7 ]} Новая связанная схема BIPIF, ^{[ 6 ]} который недавно был разработан и проанализирован Ласло Б. Кишем и Габором Шмерой (SPAWAR, ВМС США ), использует колебания импеданса переменного тока в соответствующих устройствах и обещает более высокую чувствительность и меньшую зависимость от электродов.

Ссылки

^ «Описание патента СЕПТИК в PATENTSCOPE » .
^ Jump up to: ^а ^б «Особенная статья о СЕПТИЧЕ в журнале The Economist » . 14 апреля 2005 г.
^ «М. Добози-Кинг, С. Со, Джу Ким, Р. Янг, М. Ченг, Л. Б. Киш, «Быстрое обнаружение и идентификация бактерий: сенсорное зондирование ионного каскада, запускаемого фагом (SEPTIC)», Журнал биологической физики и Химия 5 (2005) 3–7 дюймов (PDF) .
^ «Л. Б. Киш, М. Ченг, Джу Ким, С. Со, М. Д. Кинг, Р. Янг, А. Дер, Г. Шмера, «Оценка пределов обнаружения идентификации бактерий на основе фаговой инвазии», Флуктуация и шум Письма 5 (2005) L105-L108» (PDF) .
^ Jump up to: ^а ^б «Дж. Р. Биард, Л. Б. Киш, «Повышение чувствительности метода обнаружения бактерий SEPTIC путем концентрации инфицированных фагом бактерий с помощью постоянного электрического тока», Fluctuation and Noise Letters 5 (2005) L153-L158» (PDF) .
^ Jump up to: ^а ^б Габор Шмера; Киш (2010). «Г. Шмера, Л. Б. Киш, «Идентификация бактерий с помощью анализа флуктуаций импеданса, индуцированных фагами (BIPIF)», патент ВМС США находится на рассмотрении ; будет опубликован». arXiv : 1004.0147 [ physical.ins-det ].
^ «Показ СЕПТИКА в Nanotechwire» .

Внешние ссылки

[patent-1] «Описание патента СЕПТИК в PATENTSCOPE » .

[economist-2] Jump up to: ^а ^б «Особенная статья о СЕПТИЧЕ в журнале The Economist » . 14 апреля 2005 г.

[jbpc-3] «М. Добози-Кинг, С. Со, Джу Ким, Р. Янг, М. Ченг, Л. Б. Киш, «Быстрое обнаружение и идентификация бактерий: сенсорное зондирование ионного каскада, запускаемого фагом (SEPTIC)», Журнал биологической физики и Химия 5 (2005) 3–7 дюймов (PDF) .

[fnl_1-4] «Л. Б. Киш, М. Ченг, Джу Ким, С. Со, М. Д. Кинг, Р. Янг, А. Дер, Г. Шмера, «Оценка пределов обнаружения идентификации бактерий на основе фаговой инвазии», Флуктуация и шум Письма 5 (2005) L105-L108» (PDF) .

[fnl_2-5] Jump up to: ^а ^б «Дж. Р. Биард, Л. Б. Киш, «Повышение чувствительности метода обнаружения бактерий SEPTIC путем концентрации инфицированных фагом бактерий с помощью постоянного электрического тока», Fluctuation and Noise Letters 5 (2005) L153-L158» (PDF) .

[arxiv-6] Jump up to: ^а ^б Габор Шмера; Киш (2010). «Г. Шмера, Л. Б. Киш, «Идентификация бактерий с помощью анализа флуктуаций импеданса, индуцированных фагами (BIPIF)», патент ВМС США находится на рассмотрении ; будет опубликован». arXiv : 1004.0147 [ physical.ins-det ].

[nanotech-7] «Показ СЕПТИКА в Nanotechwire» .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]