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Aug 19, 2023

에 대한 분자 테스트 장치

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 4245(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

대장균(E. coli) 세포는 물 속 질병 유발 물질의 주요 공급원이 될 수 있는 배설물에 존재합니다. 따라서 수질 지표로 대장균을 권장합니다. 우리는 종이 기반 샘플 준비와 핵산 등온 증폭을 통합하여 현장 수질 모니터링을 위해 대장균을 검출하는 혁신적인 플랫폼을 개발했습니다. 이 플랫폼은 실험실 장비가 필요 없이 유체 제어를 위한 볼 기반 밸브를 통해 종이 패드에 박테리아 용해 및 DNA 농축을 수행한 후 배터리로 작동되는 커피 머그에서 루프 매개 등온 증폭(LAMP) 및 비색 검출을 수행합니다. . 우리는 플랫폼을 사용하여 0.2 CFU/mL의 정량 한계와 반응당 3개의 복사본으로 약 1시간 만에 환경 물 샘플에서 대장균을 검출했습니다. 이 플랫폼은 여러 대장균 균주를 검출하고 염 농도가 다른 물 샘플에 대해 확인되었습니다. 우리는 다양한 농도의 소금과 박테리아를 포함하는 대서양 근처에서 수집된 레크리에이션 물 샘플을 분석하여 플랫폼의 기능을 검증했습니다.

전 세계의 수자원은 생물학적이든 비생물학적이든 다양한 오염물질에 노출되어 있으며 특정 수준을 초과하는 수자원의 존재는 인간에게 해로울 수 있습니다1. 좋은 공중 보건을 위해서는 사람들이 질병에 걸리는 것을 예방하기 위해 정기적인 수질 모니터링이 필요합니다. 전 세계적으로 매년 약 160만 명이 생물학적 오염물질1로 인한 수인성 질병으로 사망하고 있으며, 이는 모든 경제 수준의 국가에 영향을 미칩니다2. 병원체는 물의 주요 생물학적 오염물질이므로 레크리에이션 및 식수원에서 이들의 존재를 모니터링하는 것이 중요합니다. 이러한 병원체에는 살모넬라균, 포도상 구균, 콜레라 비브리오균, 레지오넬라균, 시겔라균, 대장균(E. coli) 및 기타 대장균군3이 포함됩니다. 이러한 병원균은 수원에 유입된 후 식수를 통해 직접적으로 인체에 유입되거나 목욕 및 기타 레크리에이션 수중 활동 중에 간접적으로 유입될 수 있습니다. 이러한 이유로 세계보건기구(WHO), 미국 환경보호국(EPA) 또는 유럽연합과 같은 여러 조직에서는 이러한 병원체 중 일부의 허용 한계를 법률로 정의했습니다4.

분변 오염은 인간과 온혈 동물의 배설물에 존재하는 박테리아를 포함하여 물에 있는 질병을 유발하는 물질의 주요 원인입니다1,4. E. coli는 일반적으로 온혈 동물의 장에 서식하는 박테리아의 일종이지만, 일부 독성 균주(예: E. coli O157:H7)는 복부 경련, 구토 및 설사를 유발할 수 있습니다. 이러한 독성 균주가 포함된 오염된 물은 소량이라도 질병을 유발할 수 있습니다5. 인간과 온혈 동물의 장에는 대장균이 존재하고 이러한 박테리아는 대변을 통해 배출되므로 대장균은 담수에서 대변 오염의 지표로 기능할 수 있습니다4,6.

EPA는 2012년에 레크리에이션 수질의 담수 및 해양 수질에 대한 권장사항과 함께 업데이트된 기준을 보고했습니다7. 그들은 두 가지 기준을 보고했는데, 하나는 1차 접촉 레크리에이션자 1000명당 36명의 예상 질병률(NGI 또는 NEEAR-GI 질병, NEEAR는 휴양수의 국가 역학 및 환경 평가를 나타내고 GI는 위장관을 나타냄)에 대한 기준이고 다른 하나는 1차 접촉 레크리에이션자 1000명당 32명에 대한 것입니다. 1000개의 기본 연락처 재생성자. 30일 간격으로 1차 접촉 재현자 1000명당 32명의 NGI에 대한 담수 내 대장균에 대한 권장 기준은 100mL당 100 집락 형성 단위(CFU)의 기하 평균과 통계적 임계값(STV)입니다. 100mL당 320CFU7. 결과적으로 수질 모니터링을 위해 개발된 모든 방법의 정량 한계(LoQ)는 100 CFU/100 mL 또는 1 CFU/mL보다 낮아야 합니다.