电化学生物传感器芯片原位连续监测铜绿假单胞菌生物膜形成过程中的藻蓝蛋白

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:22
文章英文标题
In-situ and continuous monitoring of pyocyanin in the formation process of Pseudomonas aeruginosa biofilms by an electrochemical biosensor chip
正文
花青素是铜绿假单胞菌特有的毒力因子和群体感应( QS )信号分子，在生物膜形成中发挥重要作用。本文提出并制备了一种用于铜绿假单胞菌生物被膜长期培养和藻蓝蛋白原位监测的生物传感器芯片。该生物传感器芯片由两部分组成，顶部聚二甲基硅氧烷( PDMS )层带有微通道和微腔，为铜绿假单胞菌生物膜的生长提供充足的微环境；底部微电极集成在玻璃基底上，用于监测QS毒力因子和铜绿假单胞菌生物膜。在所设计的芯片上，通过差分脉冲伏安法( DPV )，用AuNPs修饰的微电极监测吡蓝蛋白的浓度。说明藻蓝蛋白浓度的变化与铜绿假单胞菌生物膜的发育过程密切相关。此外，研究分析了中药QS抑制剂姜黄素对藻蓝蛋白和生物膜生成的影响。结果表明，姜黄素抑制了铜绿假单胞菌生物膜的生长，减少了脓蓝蛋白的产生。所设计的生物传感器芯片为吡蓝蛋白在生物膜形成过程中的定量监测提供了良好的微环境，为研究抗菌药物作用机制提供了平台。
文章内容（英文）
Pyocyanin is a specific virulence factor and quorum sensing (QS) signal molecule of Pseudomonas aeruginosa, and plays an important role in biofilm formation. In this paper, a biosensor chip was proposed and fabricated for the long term cultivation of Pseudomonas aeruginosa biofilms and in-situ monitoring of pyocyanin. The biosensor chip consisted of two parts, a top polydimethylsiloxane (PDMS) layer with micro-channels and micro-chambers for providing an adequate microenvironment for Pseudomonas aeruginosa biofilm growth, and a bottom microelectrode integrated on a glass substrate for monitoring the QS virulence factor and Pseudomonas aeruginosa biofilms. The concentration of pyocyanin was monitored by AuNPs-modified microelectrodes by differential pulse voltammetry (DPV) on the designed chip. It was demonstrated that the change in pyocyanin concentration was closely related to the developing process of the Pseudomonas aeruginosa biofilms. In addition, the effect of curcumin, a Chinese herb QS inhibitor, on pyocyanin and biofilm production was investigated and analyzed. The results indicate that curcumin inhibited the growth of Pseudomonas aeruginosa biofilms and reduced the production of pyocyanin. The designed biosensor chip provides a promising microenvironment for the quantitative monitoring of pyocyanin in the formation of biofilms and acts as a platform for investigating the mechanism behind anti-bacterial agents.
来源出处
Journal|[J]Sensors and Actuators B: ChemicalVolume 327, 2021. PP 128945-
DOI
https://doi.org/10.1016/J.SNB.2020.128945

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