فناوری های تولید کیت های شناسایی و شمارش میکروارگانیسم ها در دنیا

کاوش کردن شناسایی و شمارش میکروارگانیسم ها: تحقیقات در فناوری های تولید پیشرفته

در حوزه پویای میکروبیولوژی، تولید کیت های شناسایی و شمارش میکروارگانیسم ها یک حوزه محوری است که باعث پیشرفت در صنایع مختلف می شود. این مقاله به دنیای فناوری های نوآورانه مورد استفاده برای تولید کیت های شناسایی و شمارش دقیق میکروارگانیسم ها می پردازد. به ما بپیوندید تا آخرین پیشرفت‌ها و روش‌های پیشرفته را که آینده تجزیه و تحلیل میکروبی را در مقیاس جهانی شکل می‌دهند، بررسی کنیم. کشف کنید که چگونه این فناوری‌ها در نحوه شناسایی و کمیت ما میکروارگانیسم‌ها و تأثیر آنها بر تحقیقات، صنعت و فراتر از آن انقلابی ایجاد می‌کنند.

به طور کلی کیت های شناسایی و شمارش میکروارگانیسم­ ها با درنظرگیری کارکرد اصلی مورد انتظار هر کیت شامل شناسایی و شمارش تقسیم می­شوند.

برخی از کیت ها دارای بخش سرویس خدمات و ادوات نیز هستند که برای تامین شرایط مطلوب برای کارکرد بهینه کیت­های تشخیص باکتری­ و تسریع فرآیند شناسایی کاربرد دارد و می­تواند به عنوان یکی از کارکردهای اصلی کیت­ مد نظر قرار گیرد.

در این مقاله دیاگرامی طراحی و به نمایش گذاشته شده است که مبتنی بر انواع روش­های شناسایی و شمارش کیت­­های تخیصی است. در این دیاگرام منظور از روش­های غیراختصاصی، عدم توانایی تشخیص نوع باکتری­ها در این­گونه روش­هاست؛ یعنی در آن­ها تنها حضور یا عدم حضور باکتری­ها تشخیص داده می شود و نه نوع و گونه باکتری. در مقابل روش­های اختصاصی دربرگیرنده روش­هایی است که علاوه بر تشخیص حضور یا عدم حضور باکتری­ها، توانایی نشان دادن نوع یا گونه باکتری­ها نیز وجود دارد.

از طرفی در روش­های شمارش باکتری­ها، منظور از روش­های مستقیم  این است که برای شمارش باکتری­ها نیازی به ادوات الکترونیکی پیچیده و کالیبراسیون آن­ها متناسب با تعداد باکتری­ها نیست و مستقیماً با روش بیان شده می­توان تعداد باکتری­ها را شمارش کرد. خوانشگرهای الکترونیکی هم همواره شدت سیگنال­های بدست آمده از یک حسگر بیوالکتروشیمیایی را به اعداد قابل خوانش تبدیل می­کنند که می توان با نسبت دادن این اعداد به مقادیر واقعی باکتری­ها و کالیبراسیون آن­ها، از این وسایل برای شمارش باکتری­ها استفاده کرد.

بخش سرویس خدمات نیز شامل وسایل حمایت­کننده ای است که در صورت استفاده در کنار کیت منجر به حفظ شرایط مطلوب نمونه ­برداری، فراهم کردن شرایط بهینه رشد باکتری­ها و یا تسریع روند شناسایی و متعاقباً شمارش می­شوند.

نکته حائز اهمیت در توضیح روش­های شناسایی و شمارش باکتری­ها این است که همواره درکنار استفاده از هر یک از پارامتر­های معرفی شده به عنوان عامل شناساگر، نیاز به یک روش شمارش مناسب به­ عتوان مثال استفاده از یک وسیله الکترونیکی که به حسگر مورد شناسایی حساس است، وجود دارد؛ به­طور مثال، برای شناسایی سلول­ های باکتریایی از طریق پتانسیل الکتریکی، همواره به یک آمپرسنج بسیار حساس به جریان نیاز است و پس از آن لازم است با کالیبراسیون مقدار آمپر بدست آمده متناسب با تعداد باکتری ­های واقعی موجود (تعداد آن­ها از روش­های استاندارد میکروبیولوژی محاسبه می­شود)، به­ طور غیر مستقیم به تعداد سلول­ها پی برد.

     در این بخش فناوری­های شناسایی و شمارش باکتری­ها در قالب یک دیاگرام نشان داده شده است

در این فناوری­ها یک عامل بیوشیمیایی که ناشی از وجود خود سلول، عناصر ساختاری سلول، فعالیت سلول، متابولیسم آنزیمی و تنفسی سلول­های باکتریایی است به عنوان عامل کلیدی در شناسایی و متعاقباً شمارش عمل می­کند. مطالعات زیادی نشان داده است که روش ایزوله­کردن کلاسیک و متعاقباً کشت میکروارگانیسم‌ها ممکن است منجربه شمارش زیست‌توده شود، که همگی به فعالیت­ها و عملکردهای سلول مرتبط می­شوند. نیازهای اساسی برای این روش، حضور ترکیباتی است که با غلظت یکنواختی در سلول­ها وجود داشته و همچنین استخراج و آنالیز کمّی ترکیبات با دقت مناسبی امکانپذیر باشد.

اما در کنار روش­های بیوشیمیایی کلاسیک، مطالعه بر روی روش­های شمارش توده زیستی با اندازه­گیری یک عامل بیوشمیایی ویژه مرتبط با ساختار و عملکرد سلول­ها به طور جدی دنبال شد که توسعه برخی از این روش­ها نیازمند زمان است و برخی هم بسیار گران هستند و کالیبراسیون آن­ها با دقت موردنظر فرآیندی دشواری است.

 در ادامه این مقاله و در مقالات بعدی، با درنظر داشتن و اگاهی به هم­زمانی و وابستگی فرایند­های شناسایی و شمارش میکروارگانیسم­ها به یکدیگر، با توجه به کاربردی تر بودن هر یک از آن­ها از نقطه نظر شناسایی یا شمارش،  این روش­ها به دو دسته “روش­های شناسایی بیوشیمیایی” و “روش­های شمارش بیوشیمیایی” تقسیم شده و به تفصیل مورد بحث قرار گرفته اند.

روش­های شناسایی بیوشیمیایی:

روش های شناسایی بیوشیمیایی به طور کلی به دودسته مبتنی بر کشت و مبتنی بر روش­های مولکولی تقسیم می شوند.

در روش­های شناسایی بیوشیمیایی برپایه کشت معمولاً در ابتدا غلظت باکتری­ها در یک محیط مغذی مناسب برای رشد که محیط کشت نامیده می­شوند افزایش می­یابد. با کشت باکتری­ها درون محیط کشت غلظت ماده بیولوژیکی ویژه (که می تواند یک ماده بیوشیمیایی شناساگر را دچار تغییراتی کند و نشان دهد که قطعاً باکتری هدف در نمونه اولیه حضور دارد) موجود در باکتری مورد هدف افزایش یافته و می­توان به حضور و یا عدم حضور آن باکتری ویژه در نمونه اولیه پی برد.

بنابراین در اکثر مواقع محیط کشت مغذی با یک ماده شناساگر که می­تواند تغییرات کروموژنیک (تغییرات رنگی که با چشم غیر مسلح دیده می شود)، فلوروژنیک (پس از تابش امواج فلوروسنت در یک طول موج خاص، بازتابشی در طول موج پایینتر با رنگ­های فلوروسنت در محدوده دید انسان ایجاد می کنند) ایجاد کنند.

تغییرات ایجاد شده ناشی از حضور مواد شناساگر در محیط کشت معمولا توسط فرآیندهای آنزیمی و متابولیکی باکتری­های زنده و ویژه ای رخ می­دهد که توانایی متابولیزه کرده آن ماده شناساگر را داشته باشند.

مکانیسم عملکرد مواد شناساگر محدود به فرآیندهای متابولیسمی نیست بلکه می­تواند ناشی از فرآیندهای  اکسایش-کاهش درون سلولی، تغییرات pH ناشی از محصولات فرعی حاصل از رشد میکروارگانیسم، ایجاد گاز، مایع و رسوبات رنگی ناشی از واکنش شیمیایی میان اجزای محیط کشت و  محصولات فرعی حاصل از رشد میکروارگانیسم، استفاده از مواد رادیواکتیو مغذی برای رشد و تکثیر باکتری­ها و غیره باشد.

 هم­چنین افزودن برخی افزودنی ها به محیط کشت می­تواند به فرآیند شناسایی و متمایز کردن گونه های خاص باکتریایی از یکدیگر کمک کند. به طور مثال حساسیت گونه ای از باکتری­ها به یک نوع ویژه ماده کشنده باکتریایی (مانند آنتی بیوتیک­ها، نمک­های صفراوی، دترجنت­هاو غیره) می­تواند رشد برخی از آن­ها را در محیط کشت ترغیب و یا کاملاً متوقف کند و بنابراین فرآیند شناسایی گونه ای خاصی از باکتری به طور ویژه تری انجام شود. بنابراین در طی فرآیندهای شناسایی که برپایه کشت استوار هستند، همواره از یک ماده مغذی برای تکثیر میکروارگانیسم­ها و در اغلب موارد از یک عامل شناساگر یا افزودنی استفاده می شود.

در روش­های مولکولی نیز یک واکنش بیوشیمیایی اختصاصی میان یک عامل شناساگر که می­تواند یک آنتی بادی ویژه، رنگ­های فلوروسنت باشد با اجزای داخلی سلولی مانند DNA، RNA، پروتئین و غیره رخ می دهد و منجر به تغییراتی می گردد که می­توان آن­ها را با چشم غیرمسلح یا استفاده از ادواتی مانند میکروسکوپ فلوروسنت،  اسپکتروسکوپی، ژل الکتروفورز، فتومتر و غیره  ثبت و تحلیل کرد.

در این بخش ابتدا به معرفی اجمالی محیط کشت و انواع آن، شناساگر­ها و انواع آن­ها و برخی مواد افزودنی محیط کشت مانند بایوسایدها و آنتی بیوتیک­ها که دارای نقش بسزایی در فرآیند­های شناسایی بر پایه کشت هستند پرداخته شده و سپس سایر فناوری­های مرتبط به کارکرد شناسایی کیت­ها معرفی شده­اند.

روش­های شمارش :

     همواره علاوه بر شناسایی، شمارش کمّی باکتری­های زنده دارای اهمیت است که از مثال‌های آن می­توان به باکتری­های موجود در آب آشامیدنی، پساب و فاضلاب، آب‌های وارد شونده به تصفیه‌خانه‌ها، آب‌های سطحی، آب­های کارخانه­های صنعتی، مواد غذایی، نوشیدنی­ها، شیر، محصولات و فرآورده هایی دارویی، آرایشی و بهداشتی ، سلولزی و غیره اشاره کرد. در حال حاضر روش­هایی برای شمارش آلودگی‌های میکروبی سطح جهان وجود دارد که اساساً با یکدیگر متفاوت‌اند و با توجه به مکانیسم شمارش دارای معایب و مزایای مختلفی می‌باشد که برخی به مرحله تجاری نیز رسیده‌اند.