JPWO2018175346A5 - - Google Patents
Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2018175346A5 JPWO2018175346A5 JP2019551513A JP2019551513A JPWO2018175346A5 JP WO2018175346 A5 JPWO2018175346 A5 JP WO2018175346A5 JP 2019551513 A JP2019551513 A JP 2019551513A JP 2019551513 A JP2019551513 A JP 2019551513A JP WO2018175346 A5 JPWO2018175346 A5 JP WO2018175346A5
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- change
- intensity
- rate
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 327
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 241
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 claims description 149
- 101710027066 ALB Proteins 0.000 claims description 140
- 102100001249 ALB Human genes 0.000 claims description 138
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 121
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 101
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 99
- 230000001678 irradiating Effects 0.000 claims description 83
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 79
- BPYKTIZUTYGOLE-IFADSCNNSA-N bilirubin Chemical compound N1C(=O)C(C)=C(C=C)\C1=C\C1=C(C)C(CCC(O)=O)=C(CC2=C(C(C)=C(\C=C/3C(=C(C=C)C(=O)N\3)C)N2)CCC(O)=O)N1 BPYKTIZUTYGOLE-IFADSCNNSA-N 0.000 claims description 69
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 claims description 68
- 229940050528 albumin Drugs 0.000 claims description 66
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 64
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 60
- OAIJSZIZWZSQBC-LWRKPGOESA-N Lycopene Natural products CC(C)=CCC\C(C)=C/C=C/C(/C)=C\C=C\C(\C)=C/C=C/C=C(/C)\C=C\C=C(\C)/C=C/C=C(/C)CCC=C(C)C OAIJSZIZWZSQBC-LWRKPGOESA-N 0.000 claims description 58
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 51
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 51
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims description 50
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 36
- RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N Glutathione Chemical group OC(=O)[C@@H](N)CCC(=O)N[C@@H](CS)C(=O)NCC(O)=O RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N 0.000 claims description 33
- 229960003180 Glutathione Drugs 0.000 claims description 33
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 claims description 32
- 150000002019 disulfides Chemical class 0.000 claims description 31
- 235000012661 lycopene Nutrition 0.000 claims description 29
- 239000001751 lycopene Substances 0.000 claims description 29
- 229960004999 lycopene Drugs 0.000 claims description 29
- 108010024636 Glutathione Proteins 0.000 claims description 28
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 claims description 18
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000000844 anti-bacterial Effects 0.000 claims description 15
- 230000027455 binding Effects 0.000 claims description 15
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000003446 ligand Substances 0.000 claims description 14
- 230000000845 anti-microbial Effects 0.000 claims description 13
- 230000003595 spectral Effects 0.000 claims description 13
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 5
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 5
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 claims description 5
- 239000011243 crosslinked material Substances 0.000 claims 1
- 230000002209 hydrophobic Effects 0.000 description 42
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 description 40
- -1 helium neon Chemical compound 0.000 description 36
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 34
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 33
- 230000004044 response Effects 0.000 description 32
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 29
- 238000001945 resonance Rayleigh scattering spectroscopy Methods 0.000 description 28
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 27
- 230000036091 Metabolic activity Effects 0.000 description 26
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 26
- 230000002503 metabolic Effects 0.000 description 26
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 22
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 230000001603 reducing Effects 0.000 description 14
- 150000002306 glutamic acid derivatives Chemical class 0.000 description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 12
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 12
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 12
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 12
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 11
- 230000000813 microbial Effects 0.000 description 11
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 11
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 10
- 229940076185 Staphylococcus aureus Drugs 0.000 description 10
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 10
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 10
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 10
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 10
- 210000004369 Blood Anatomy 0.000 description 9
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 9
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M buffer Substances [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 230000001332 colony forming Effects 0.000 description 9
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 244000052616 bacterial pathogens Species 0.000 description 8
- 238000009640 blood culture Methods 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 8
- 150000001747 carotenoids Chemical class 0.000 description 8
- 230000005291 magnetic Effects 0.000 description 8
- 235000019529 tetraterpenoid Nutrition 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 102000035443 Peptidases Human genes 0.000 description 7
- 108091005771 Peptidases Proteins 0.000 description 7
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 7
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 7
- 238000003260 fluorescence intensity Methods 0.000 description 7
- 230000001965 increased Effects 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000001717 pathogenic Effects 0.000 description 7
- 244000052769 pathogens Species 0.000 description 7
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 7
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 6
- 230000001580 bacterial Effects 0.000 description 6
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 6
- 125000004404 heteroalkyl group Chemical group 0.000 description 6
- 125000000592 heterocycloalkyl group Chemical group 0.000 description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 6
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 6
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 6
- 235000019833 protease Nutrition 0.000 description 6
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 6
- 125000000547 substituted alkyl group Chemical group 0.000 description 6
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 5
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 5
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L Calcium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N HF Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229940049954 Penicillin Drugs 0.000 description 4
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 4
- 238000011166 aliquoting Methods 0.000 description 4
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229960000626 benzylpenicillin Drugs 0.000 description 4
- 238000004166 bioassay Methods 0.000 description 4
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 150000001780 cephalosporins Chemical class 0.000 description 4
- 230000003750 conditioning Effects 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 4
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001853 poly(butyleneterephthalate) Polymers 0.000 description 4
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 4
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 4
- VHYFNPMBLIVWCW-UHFFFAOYSA-N 4-Dimethylaminopyridine Chemical compound CN(C)C1=CC=NC=C1 VHYFNPMBLIVWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLJMAIOERFSOGZ-UHFFFAOYSA-N 420-05-3 Chemical compound OC#N XLJMAIOERFSOGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000003743 Erythrocytes Anatomy 0.000 description 3
- 210000003324 RBC Anatomy 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N acetic acid ethyl ester Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010192 crystallographic characterization Methods 0.000 description 3
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000000151 cysteine group Chemical group N[C@@H](CS)C(=O)* 0.000 description 3
- 201000009910 diseases by infectious agent Diseases 0.000 description 3
- 230000005274 electronic transitions Effects 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 3
- 238000011068 load Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 125000003107 substituted aryl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000005346 substituted cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 3
- ZNAMMSOYKPMPGC-HTOAHKCRSA-N (2R,3R,4S,5R,6S)-2-(hydroxymethyl)-6-(2-phenylethylsulfanyl)oxane-3,4,5-triol Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1SCCC1=CC=CC=C1 ZNAMMSOYKPMPGC-HTOAHKCRSA-N 0.000 description 2
- PUZXLFQBRGGQEY-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxonane-4,9-dione Chemical compound O=C1CCCCC(=O)OCO1 PUZXLFQBRGGQEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XFQHIELVPOKJIM-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxacyclotetradecane-5,14-dione Chemical compound O=C1CCCCCCCCC(=O)OCCO1 XFQHIELVPOKJIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide Chemical compound CCN=C=NCCCN(C)C LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 1-[(1S,2R,3R,4S,5R,6R)-3-carbamimidamido-6-{[(2R,3R,4R,5S)-3-{[(2S,3S,4S,5R,6S)-4,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)-3-(methylamino)oxan-2-yl]oxy}-4-formyl-4-hydroxy-5-methyloxolan-2-yl]oxy}-2,4,5-trihydroxycyclohexyl]guanidine Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 description 2
- HAXFWIACAGNFHA-UHFFFAOYSA-N 2,2'-Dipyridyldisulfide Chemical compound C=1C=CC=NC=1SSC1=CC=CC=N1 HAXFWIACAGNFHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XFDQYYUJIBWHQS-UHFFFAOYSA-N 3,10-dioxabicyclo[10.2.2]hexadeca-1(14),12,15-triene-2,11-dione Chemical compound O=C1OCCCCCCOC(=O)C2=CC=C1C=C2 XFDQYYUJIBWHQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YMTYZTXUZLQUSF-UHFFFAOYSA-N 3,3'-Dimethylbisphenol A Chemical compound C1=C(O)C(C)=CC(C(C)(C)C=2C=C(C)C(O)=CC=2)=C1 YMTYZTXUZLQUSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GZYXPXGNODDCBD-UHFFFAOYSA-N 3,3,6,6-tetramethyl-1,4-dioxane-2,5-dione Chemical compound CC1(C)OC(=O)C(C)(C)OC1=O GZYXPXGNODDCBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LZFNKJKBRGFWDU-UHFFFAOYSA-N 3,6-dioxabicyclo[6.3.1]dodeca-1(12),8,10-triene-2,7-dione Chemical compound O=C1OCCOC(=O)C2=CC=CC1=C2 LZFNKJKBRGFWDU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XRASRVJYOMVDNP-UHFFFAOYSA-N 4-(7-azabicyclo[4.1.0]hepta-1,3,5-triene-7-carbonyl)benzamide Chemical compound C1=CC(C(=O)N)=CC=C1C(=O)N1C2=CC=CC=C21 XRASRVJYOMVDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N Bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 2
- 229940098773 Bovine Serum Albumin Drugs 0.000 description 2
- 108091003117 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 2
- PCXMISPZSFODLD-UHFFFAOYSA-N C1=C(C=C2)C(=O)OCCOC(=O)C3=CC=C1C2=C3 Chemical compound C1=C(C=C2)C(=O)OCCOC(=O)C3=CC=C1C2=C3 PCXMISPZSFODLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000282836 Camelus dromedarius Species 0.000 description 2
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-VVKOMZTBSA-N Dideuterium Chemical compound [2H][2H] UFHFLCQGNIYNRP-VVKOMZTBSA-N 0.000 description 2
- 241000283074 Equus asinus Species 0.000 description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940049906 Glutamate Drugs 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 2
- 108091006822 Human Serum Albumin Proteins 0.000 description 2
- 102000008100 Human Serum Albumin Human genes 0.000 description 2
- QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N Isophthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1 QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 2
- 241000227653 Lycopersicon Species 0.000 description 2
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 description 2
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 description 2
- PDPYBIKCOLIHSH-UHFFFAOYSA-N O1C(=O)CCC(=O)OC2=CC=C1C=C2 Chemical compound O1C(=O)CCC(=O)OC2=CC=C1C=C2 PDPYBIKCOLIHSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000616 Poly(1,4-butylene adipate) Polymers 0.000 description 2
- 229920000562 Poly(ethylene adipate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 229920001721 Polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- 229910052773 Promethium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229960000380 Propiolactone Drugs 0.000 description 2
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 2
- 102100017449 SCN5A Human genes 0.000 description 2
- 101700070146 SCN5A Proteins 0.000 description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KYPYTERUKNKOLP-UHFFFAOYSA-N Tetrachlorobisphenol A Chemical compound C=1C(Cl)=C(O)C(Cl)=CC=1C(C)(C)C1=CC(Cl)=C(O)C(Cl)=C1 KYPYTERUKNKOLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYPYJXKWCTUITO-LYRMYLQWSA-N VANCOMYCIN Chemical compound O([C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1OC1=C2C=C3C=C1OC1=CC=C(C=C1Cl)[C@@H](O)[C@H](C(N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@H]3C(=O)N[C@H]1C(=O)N[C@H](C(N[C@@H](C3=CC(O)=CC(O)=C3C=3C(O)=CC=C1C=3)C(O)=O)=O)[C@H](O)C1=CC=C(C(=C1)Cl)O2)=O)NC(=O)[C@@H](CC(C)C)NC)[C@H]1C[C@](C)(N)[C@H](O)[C@H](C)O1 MYPYJXKWCTUITO-LYRMYLQWSA-N 0.000 description 2
- 229960003165 Vancomycin Drugs 0.000 description 2
- 108010059993 Vancomycin Proteins 0.000 description 2
- QBRPPCVQOLMIJM-UHFFFAOYSA-N [1-(hydroxymethyl)cyclohex-2-en-1-yl]methanol Chemical compound OCC1(CO)CCCC=C1 QBRPPCVQOLMIJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- ANVAOWXLWRTKGA-HLLMEWEMSA-N alpha-Carotene Natural products C(=C\C=C\C=C(/C=C/C=C(\C=C\C=1C(C)(C)CCCC=1C)/C)\C)(\C=C\C=C(/C=C/[C@H]1C(C)=CCCC1(C)C)\C)/C ANVAOWXLWRTKGA-HLLMEWEMSA-N 0.000 description 2
- IEPNMLJMIRCTIV-UHFFFAOYSA-H aluminum;lithium;strontium;hexafluoride Chemical compound [Li+].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[Al+3].[Sr+2] IEPNMLJMIRCTIV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated Effects 0.000 description 2
- 230000003190 augmentative Effects 0.000 description 2
- 200000000017 bloodstream infection Diseases 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001746 carotenes Chemical class 0.000 description 2
- 235000005473 carotenes Nutrition 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 229910001602 chrysoberyl Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000001066 destructive Effects 0.000 description 2
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- HRQKOYFGHJYEFS-RZWPOVEWSA-N gamma-Carotene Natural products C(=C\C=C\C(=C/C=C/C=C(\C=C\C=C(/C=C/C=1C(C)(C)CCCC=1C)\C)/C)\C)(\C=C\C=C(/CC/C=C(\C)/C)\C)/C HRQKOYFGHJYEFS-RZWPOVEWSA-N 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000008079 hexane Substances 0.000 description 2
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 2
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton(0) Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 2
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N methylene dichloride Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 2
- ITMSSWCUCPDVED-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane;oxo(oxoalumanyloxy)yttrium;oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Y]=O.O=[Y]O[Y]=O ITMSSWCUCPDVED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N p-acetaminophenol Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005365 phosphate glass Substances 0.000 description 2
- 229920001606 poly(lactic acid-co-glycolic acid) Polymers 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 239000011528 polyamide (building material) Substances 0.000 description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920005644 polyethylene terephthalate glycol copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N promethium Chemical compound [Pm] VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 2
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 2
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940116351 sebacate Drugs 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon(0) Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEZXCJBBBCKRPI-UHFFFAOYSA-N β-Propiolactone Chemical compound O=C1CCO1 VEZXCJBBBCKRPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KBPHJBAIARWVSC-RGZFRNHPSA-N (1R)-4-[(1E,3E,5E,7E,9E,11E,13E,15E,17E)-18-[(1R,4R)-4-hydroxy-2,6,6-trimethylcyclohex-2-en-1-yl]-3,7,12,16-tetramethyloctadeca-1,3,5,7,9,11,13,15,17-nonaenyl]-3,5,5-trimethylcyclohex-3-en-1-ol Chemical compound C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\[C@H]1C(C)=C[C@H](O)CC1(C)C KBPHJBAIARWVSC-RGZFRNHPSA-N 0.000 description 1
- JKQXZKUSFCKOGQ-QAYBQHTQSA-N (1R)-4-[(1E,3E,5E,7E,9E,11E,13E,15E,17E)-18-[(4R)-4-hydroxy-2,6,6-trimethylcyclohex-1-en-1-yl]-3,7,12,16-tetramethyloctadeca-1,3,5,7,9,11,13,15,17-nonaen-1-yl]-3,5,5-trimethylcyclohex-3-en-1-ol Chemical compound C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\C1=C(C)C[C@@H](O)CC1(C)C JKQXZKUSFCKOGQ-QAYBQHTQSA-N 0.000 description 1
- AQTUACKQXJNHFQ-LURJTMIESA-N (2S)-2-[(2-methylpropan-2-yl)oxycarbonylamino]pentanedioic acid Chemical compound CC(C)(C)OC(=O)N[C@H](C(O)=O)CCC(O)=O AQTUACKQXJNHFQ-LURJTMIESA-N 0.000 description 1
- NBZANZVJRKXVBH-DJPRRHJBSA-N (3R,6'R)-β,ε-caroten-3-ol Chemical compound C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1/C=C/C(/C)=C/C=C/C(/C)=C/C=C/C=C(C)C=CC=C(C)C=C[C@H]1C(C)=CCCC1(C)C NBZANZVJRKXVBH-DJPRRHJBSA-N 0.000 description 1
- WGIYGODPCLMGQH-GOXCNPTKSA-N (6R)-6-[(1E,3E,5E,7E,9E,11E,13E,15E,17E,19E)-3,7,12,16,20,24-hexamethylpentacosa-1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,23-undecaenyl]-1,5,5-trimethylcyclohexene Chemical compound CC(C)=CCC\C(C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\[C@H]1C(C)=CCCC1(C)C WGIYGODPCLMGQH-GOXCNPTKSA-N 0.000 description 1
- WHMDPDGBKYUEMW-UHFFFAOYSA-N 2-Mercaptopyridine Chemical compound SC1=CC=CC=N1 WHMDPDGBKYUEMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JVVRCYWZTJLJSG-UHFFFAOYSA-N 4-Dimethylaminophenol Substances CN(C)C1=CC=C(O)C=C1 JVVRCYWZTJLJSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000549 4-dimethylaminophenol Drugs 0.000 description 1
- PGYAYSRVSAJXTE-FTLOKQSXSA-N 9'-cis-neoxanthin Chemical compound C(\[C@]12[C@@](O1)(C)C[C@@H](O)CC2(C)C)=C/C(/C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)C=C=C1C(C)(C)C[C@H](O)C[C@@]1(C)O PGYAYSRVSAJXTE-FTLOKQSXSA-N 0.000 description 1
- UNFWWIHTNXNPBV-WXKVUWSESA-N Actinospectacin Chemical compound O([C@@H]1[C@@H](NC)[C@@H](O)[C@H]([C@@H]([C@H]1O1)O)NC)[C@]2(O)[C@H]1O[C@H](C)CC2=O UNFWWIHTNXNPBV-WXKVUWSESA-N 0.000 description 1
- LKCWBDHBTVXHDL-RMDFUYIESA-N Amikacin Chemical compound O([C@@H]1[C@@H](N)C[C@H]([C@@H]([C@H]1O)O[C@@H]1[C@@H]([C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](CO)O1)O)NC(=O)[C@@H](O)CCN)[C@H]1O[C@H](CN)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O LKCWBDHBTVXHDL-RMDFUYIESA-N 0.000 description 1
- AVKUERGKIZMTKX-NJBDSQKTSA-N Ampicillin Chemical compound C1([C@@H](N)C(=O)N[C@H]2[C@H]3SC([C@@H](N3C2=O)C(O)=O)(C)C)=CC=CC=C1 AVKUERGKIZMTKX-NJBDSQKTSA-N 0.000 description 1
- 229940064005 Antibiotic throat preparations Drugs 0.000 description 1
- 229940083879 Antibiotics FOR TREATMENT OF HEMORRHOIDS AND ANAL FISSURES FOR TOPICAL USE Drugs 0.000 description 1
- 229940042052 Antibiotics for systemic use Drugs 0.000 description 1
- 229940042786 Antitubercular Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 229960002747 Betacarotene Drugs 0.000 description 1
- 229940095259 Butylated Hydroxytoluene Drugs 0.000 description 1
- 239000004322 Butylated hydroxytoluene Substances 0.000 description 1
- NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N Butylhydroxytoluene Chemical compound CC1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960005091 Chloramphenicol Drugs 0.000 description 1
- WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N Chloramphenicol Chemical compound ClC(Cl)C(=O)N[C@H](CO)[C@H](O)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N 0.000 description 1
- KDLRVYVGXIQJDK-AWPVFWJPSA-N Clindamycin Chemical compound CN1C[C@H](CCC)C[C@H]1C(=O)N[C@H]([C@H](C)Cl)[C@@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](SC)O1 KDLRVYVGXIQJDK-AWPVFWJPSA-N 0.000 description 1
- DMASLKHVQRHNES-UPOGUZCLSA-N Cryptoxanthol Chemical compound C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1/C=C/C(/C)=C/C=C/C(/C)=C/C=C/C=C(C)C=CC=C(C)C=CC1=C(C)CCCC1(C)C DMASLKHVQRHNES-UPOGUZCLSA-N 0.000 description 1
- UFULAYFCSOUIOV-UHFFFAOYSA-N Cysteamine Chemical compound NCCS UFULAYFCSOUIOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940097265 Cysteamine Hydrochloride Drugs 0.000 description 1
- 229960000640 Dactinomycin Drugs 0.000 description 1
- 108010092160 Dactinomycin Proteins 0.000 description 1
- 229960004385 Danofloxacin Drugs 0.000 description 1
- QMLVECGLEOSESV-RYUDHWBXSA-N Danofloxacin Chemical compound C([C@@H]1C[C@H]2CN1C)N2C(C(=CC=1C(=O)C(C(O)=O)=C2)F)=CC=1N2C1CC1 QMLVECGLEOSESV-RYUDHWBXSA-N 0.000 description 1
- 229960002549 ENOXACIN Drugs 0.000 description 1
- IDYZIJYBMGIQMJ-UHFFFAOYSA-N Enoxacin Chemical compound N1=C2N(CC)C=C(C(O)=O)C(=O)C2=CC(F)=C1N1CCNCC1 IDYZIJYBMGIQMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ULGZDMOVFRHVEP-RWJQBGPGSA-N Erythromycin Chemical compound O([C@@H]1[C@@H](C)C(=O)O[C@@H]([C@@]([C@H](O)[C@@H](C)C(=O)[C@H](C)C[C@@](C)(O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@H](C[C@@H](C)O2)N(C)C)O)[C@H]1C)(C)O)CC)[C@H]1C[C@@](C)(OC)[C@@H](O)[C@H](C)O1 ULGZDMOVFRHVEP-RWJQBGPGSA-N 0.000 description 1
- CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N Gentamicin Chemical compound O1[C@H](C(C)NC)CC[C@@H](N)[C@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](NC)[C@@](C)(O)CO2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N 0.000 description 1
- 229940093922 Gynecological Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- GSDSWSVVBLHKDQ-UHFFFAOYSA-N Levofloxacin Chemical compound FC1=CC(C(C(C(O)=O)=C2)=O)=C3N2C(C)COC3=C1N1CCN(C)CC1 GSDSWSVVBLHKDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960005375 Lutein Drugs 0.000 description 1
- KBPHJBAIARWVSC-NRHWGSPPSA-N Lutein Natural products O[C@H]1C=C(C)[C@H](/C=C/C(=C\C=C\C(=C/C=C/C=C(\C=C\C=C(/C=C/C=2C(C)(C)C[C@H](O)CC=2C)\C)/C)\C)/C)C(C)(C)C1 KBPHJBAIARWVSC-NRHWGSPPSA-N 0.000 description 1
- 229940041033 Macrolides Drugs 0.000 description 1
- 229960003151 Mercaptamine Drugs 0.000 description 1
- 230000036740 Metabolism Effects 0.000 description 1
- QIOYHIUHPGORLS-UHFFFAOYSA-N N,N-dimethyl-3-trimethoxysilylpropan-1-amine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCN(C)C QIOYHIUHPGORLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N N-hydroxy-Succinimide Chemical compound ON1C(=O)CCC1=O NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPXLMGHLHQJAGZ-JTDSTZFVSA-N Nafcillin Chemical compound C1=CC=CC2=C(C(=O)N[C@@H]3C(N4[C@H](C(C)(C)S[C@@H]43)C(O)=O)=O)C(OCC)=CC=C21 GPXLMGHLHQJAGZ-JTDSTZFVSA-N 0.000 description 1
- 241001025261 Neoraja caerulea Species 0.000 description 1
- PGYAYSRVSAJXTE-JISJMAJCSA-N Neoxanthin Natural products O[C@H]1C[C@](O)(C)C(=C=C/C(=C\C=C\C(=C/C=C/C=C(\C=C\C=C(/C=C/[C@]23C(C)(C)C[C@@H](O)C[C@@]2(C)O3)\C)/C)\C)/C)C(C)(C)C1 PGYAYSRVSAJXTE-JISJMAJCSA-N 0.000 description 1
- 229960001180 Norfloxacin Drugs 0.000 description 1
- OGJPXUAPXNRGGI-UHFFFAOYSA-N Norfloxacin Chemical compound C1=C2N(CC)C=C(C(O)=O)C(=O)C2=CC(F)=C1N1CCNCC1 OGJPXUAPXNRGGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001699 Ofloxacin Drugs 0.000 description 1
- QIPQASLPWJVQMH-DTORHVGOSA-N Orbifloxacin Chemical compound C1[C@@H](C)N[C@@H](C)CN1C1=C(F)C(F)=C2C(=O)C(C(O)=O)=CN(C3CC3)C2=C1F QIPQASLPWJVQMH-DTORHVGOSA-N 0.000 description 1
- 229940041024 Other aminoglycosides in ATC Drugs 0.000 description 1
- UWYHMGVUTGAWSP-JKIFEVAISA-N Oxacillin Chemical compound N([C@@H]1C(N2[C@H](C(C)(C)S[C@@H]21)C(O)=O)=O)C(=O)C1=C(C)ON=C1C1=CC=CC=C1 UWYHMGVUTGAWSP-JKIFEVAISA-N 0.000 description 1
- NSKGQURZWSPSBC-NLZFXWNVSA-N Ribostamycin Chemical compound N[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CN)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@H](CO)O2)O)[C@H](O)[C@@H](N)C[C@H]1N NSKGQURZWSPSBC-NLZFXWNVSA-N 0.000 description 1
- URWAJWIAIPFPJE-YFMIWBNJSA-N SISOMICIN Chemical compound O1C[C@@](O)(C)[C@H](NC)[C@@H](O)[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O[C@@H]2[C@@H](CC=C(CN)O2)N)[C@@H](N)C[C@H]1N URWAJWIAIPFPJE-YFMIWBNJSA-N 0.000 description 1
- 210000002966 Serum Anatomy 0.000 description 1
- 241000191940 Staphylococcus Species 0.000 description 1
- 229960005322 Streptomycin Drugs 0.000 description 1
- OHKOGUYZJXTSFX-KZFFXBSXSA-N Ticarcillin Chemical compound C=1([C@@H](C(O)=O)C(=O)N[C@H]2[C@H]3SC([C@@H](N3C2=O)C(O)=O)(C)C)C=CSC=1 OHKOGUYZJXTSFX-KZFFXBSXSA-N 0.000 description 1
- 229960004659 Ticarcillin Drugs 0.000 description 1
- 229960000707 Tobramycin Drugs 0.000 description 1
- NLVFBUXFDBBNBW-PBSUHMDJSA-N Tobramycin Chemical compound N[C@@H]1C[C@H](O)[C@@H](CN)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N NLVFBUXFDBBNBW-PBSUHMDJSA-N 0.000 description 1
- 229940024982 Topical Antifungal Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- IEDVJHCEMCRBQM-UHFFFAOYSA-N Trimethoprim Chemical compound COC1=C(OC)C(OC)=CC(CC=2C(=NC(N)=NC=2)N)=C1 IEDVJHCEMCRBQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001082 Trimethoprim Drugs 0.000 description 1
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N Trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004213 Violaxanthin Substances 0.000 description 1
- SZCBXWMUOPQSOX-WVJDLNGLSA-N Violaxanthin Chemical compound C(\[C@]12[C@@](O1)(C)C[C@@H](O)CC2(C)C)=C/C(/C)=C/C=C/C(/C)=C/C=C/C=C(\C)/C=C/C=C(\C)/C=C/[C@]1(C(C[C@H](O)C2)(C)C)[C@]2(C)O1 SZCBXWMUOPQSOX-WVJDLNGLSA-N 0.000 description 1
- SZCBXWMUOPQSOX-AWKIANPTSA-N Violaxanthin Natural products O[C@H]1CC(C)(C)[C@@]2(/C=C/C(=C\C=C\C(=C/C=C/C=C(\C=C\C=C(/C=C/[C@]34C(C)(C)C[C@H](O)C[C@@]3(C)O4)\C)/C)\C)/C)[C@](C)(O2)C1 SZCBXWMUOPQSOX-AWKIANPTSA-N 0.000 description 1
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Vitamin C Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 1
- JKQXZKUSFCKOGQ-PQJNXSRMSA-N Zeaxanthin Natural products C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C/C=C/C(/C)=C\C=C\C=C(\C)/C=C/C=C(/C)\C=C\C1=C(C)C[C@@H](O)CC1(C)C JKQXZKUSFCKOGQ-PQJNXSRMSA-N 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- RJURFGZVJUQBHK-IIXSONLDSA-N actinomycin D Chemical compound C[C@H]1OC(=O)[C@H](C(C)C)N(C)C(=O)CN(C)C(=O)[C@@H]2CCCN2C(=O)[C@@H](C(C)C)NC(=O)[C@H]1NC(=O)C1=C(N)C(=O)C(C)=C2OC(C(C)=CC=C3C(=O)N[C@@H]4C(=O)N[C@@H](C(N5CCC[C@H]5C(=O)N(C)CC(=O)N(C)[C@@H](C(C)C)C(=O)O[C@@H]4C)=O)C(C)C)=C3N=C21 RJURFGZVJUQBHK-IIXSONLDSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- NBZANZVJRKXVBH-GYDPHNCVSA-N alpha-Cryptoxanthin Natural products O[C@H]1CC(C)(C)C(/C=C/C(=C\C=C\C(=C/C=C/C=C(\C=C\C=C(/C=C/[C@H]2C(C)=CCCC2(C)C)\C)/C)\C)/C)=C(C)C1 NBZANZVJRKXVBH-GYDPHNCVSA-N 0.000 description 1
- 239000011795 alpha-carotene Substances 0.000 description 1
- 235000003903 alpha-carotene Nutrition 0.000 description 1
- 235000005861 alpha-cryptoxanthin Nutrition 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960004821 amikacin Drugs 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical group 0.000 description 1
- LSQZJLSUYDQPKJ-NJBDSQKTSA-N amoxicillin Chemical compound C1([C@@H](N)C(=O)N[C@H]2[C@H]3SC([C@@H](N3C2=O)C(O)=O)(C)C)=CC=C(O)C=C1 LSQZJLSUYDQPKJ-NJBDSQKTSA-N 0.000 description 1
- 229960003022 amoxicillin Drugs 0.000 description 1
- 229960000723 ampicillin Drugs 0.000 description 1
- 238000004164 analytical calibration Methods 0.000 description 1
- 230000000111 anti-oxidant Effects 0.000 description 1
- 239000003429 antifungal agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant Effects 0.000 description 1
- 239000003096 antiparasitic agent Substances 0.000 description 1
- 239000003443 antiviral agent Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 230000037358 bacterial metabolism Effects 0.000 description 1
- OENHQHLEOONYIE-VYAWBVGESA-N beta-Carotene Natural products CC=1CCCC(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C/C=C/C(/C)=C\C=C\C=C(\C)/C=C/C=C(/C)\C=C\C1=C(C)CCCC1(C)C OENHQHLEOONYIE-VYAWBVGESA-N 0.000 description 1
- DMASLKHVQRHNES-UXQDXHOHSA-N beta-Cryptoxanthin Natural products C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C/C=C/C(/C)=C\C=C\C=C(\C)/C=C/C=C(/C)\C=C\C1=C(C)CCCC1(C)C DMASLKHVQRHNES-UXQDXHOHSA-N 0.000 description 1
- 235000013734 beta-carotene Nutrition 0.000 description 1
- 239000011648 beta-carotene Substances 0.000 description 1
- 235000002360 beta-cryptoxanthin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011774 beta-cryptoxanthin Substances 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal Effects 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking Effects 0.000 description 1
- 238000004820 blood count Methods 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N boron Chemical group [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 235000010354 butylated hydroxytoluene Nutrition 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- GPRBEKHLDVQUJE-QSWIMTSFSA-N cefotaxime Chemical compound N([C@@H]1C(N2C(=C(COC(C)=O)CS[C@@H]21)C(O)=O)=O)C(=O)\C(=N/OC)C1=CSC(N)=N1 GPRBEKHLDVQUJE-QSWIMTSFSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229960002227 clindamycin Drugs 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 1
- WGIYGODPCLMGQH-ZNTKZCHQSA-N delta-Carotene Natural products C(=C\C=C\C(=C/C=C/C=C(\C=C\C=C(/C=C/[C@H]1C(C)=CCCC1(C)C)\C)/C)\C)(\C=C\C=C(/CC/C=C(\C)/C)\C)/C WGIYGODPCLMGQH-ZNTKZCHQSA-N 0.000 description 1
- 235000001581 delta-carotene Nutrition 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000676 disease causative agent Toxicity 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 235000002680 epsilon-carotene Nutrition 0.000 description 1
- 229960003276 erythromycin Drugs 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 description 1
- 239000011663 gamma-carotene Substances 0.000 description 1
- 235000000633 gamma-carotene Nutrition 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-L glutamate group Chemical group N[C@@H](CCC(=O)[O-])C(=O)[O-] WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-L 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl radical Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229940079866 intestinal antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 235000012680 lutein Nutrition 0.000 description 1
- 239000001656 lutein Substances 0.000 description 1
- 239000003120 macrolide antibiotic agent Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001404 mediated Effects 0.000 description 1
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000035786 metabolism Effects 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L na2so4 Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229960000515 nafcillin Drugs 0.000 description 1
- 229960004927 neomycin Drugs 0.000 description 1
- 229940005935 ophthalmologic Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 229940005931 ophthalmologic Fluoroquinolone antiinfectives Drugs 0.000 description 1
- 229960004780 orbifloxacin Drugs 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229960001019 oxacillin Drugs 0.000 description 1
- 230000036961 partial Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 239000002831 pharmacologic agent Substances 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 1
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching Effects 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 229960003485 ribostamycin Drugs 0.000 description 1
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229960000268 spectinomycin Drugs 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
- 229940041075 systemic Fluoroquinolone antibacterials Drugs 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 235000015113 tomato pastes and purées Nutrition 0.000 description 1
- 238000005429 turbidity Methods 0.000 description 1
- 235000019245 violaxanthin Nutrition 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 235000008210 xanthophylls Nutrition 0.000 description 1
- 150000003735 xanthophylls Chemical class 0.000 description 1
- 235000010930 zeaxanthin Nutrition 0.000 description 1
- 239000001775 zeaxanthin Substances 0.000 description 1
- 229940043269 zeaxanthin Drugs 0.000 description 1
- OENHQHLEOONYIE-JLTXGRSLSA-N β-Carotene Chemical compound CC=1CCCC(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\C1=C(C)CCCC1(C)C OENHQHLEOONYIE-JLTXGRSLSA-N 0.000 description 1
- 150000003952 β-lactams Chemical class 0.000 description 1
- QABFXOMOOYWZLZ-UKMVMLAPSA-N ε-carotene Chemical compound CC1=CCCC(C)(C)C1/C=C/C(/C)=C/C=C/C(/C)=C/C=C/C=C(C)C=CC=C(C)C=CC1C(C)=CCCC1(C)C QABFXOMOOYWZLZ-UKMVMLAPSA-N 0.000 description 1
Description
相互参照
本出願は、2018年1月5日に出願された米国仮特許出願第62/614,216号、および2017年3月20日に出願された米国仮特許出願第62/473,876号の恩典を主張するものであり、これらの仮特許出願はその全体が参照により本明細書に組み入れられる。
Cross-reference This application claims the benefits of US Provisional Patent Application No. 62 / 614,216 filed January 5, 2018 and US Provisional Patent Application No. 62 / 473,876 filed March 20, 2017. These provisional patent applications are incorporated herein by reference in their entirety.
序論
ラマン分光法は、化合物の振動、回転、および他の低周波分子運動を特徴づけるために使用され、一般的に、サンプル中の特定の分子の存在を識別するためのデータを提供するために使用される。ラマン散乱は、光が分子振動と相互作用し、散乱した光子によるエネルギーのシフトを引き起こす単色光(例えば、紫外線、可視光、または近赤外線)の非弾性散乱である。生体分子の立体構造の研究へのこの方法の応用は、スペクトルがかなり複雑であること、希薄溶液から得られるスペクトルの質が悪いこと、必要とされる量が多いことなどの多くの困難のために、ゆっくりとしか発展していない。
Introduction Raman spectroscopy is used to characterize vibrations, rotations, and other low-frequency molecular motions of compounds, and is generally used to provide data to identify the presence of specific molecules in a sample. used. Raman scattering is the inelastic scattering of monochromatic light (eg, ultraviolet, visible, or near-infrared) in which light interacts with molecular vibrations and causes energy shifts due to scattered photons. The application of this method to the study of the three-dimensional structure of biomolecules is due to many difficulties such as the fairly complex spectrum, the poor quality of the spectrum obtained from the dilute solution, and the high quantity required. In addition, it is developing only slowly.
ラマンスペクトルの励起に使用される照射が発色団の電子吸収帯にある場合に観測される強い増強(10から106倍)により、その発色団が複合生体媒質中に極めて低濃度で含まれる場合でさえ、その発色団の特定の振動モードの分析が可能になる。多くの天然発色団は多くの生物学的活動において重要な役割を果たすため、ラマン分光法は、様々な生物学的プロセスを調べるために使用されることが多い。大量の非吸収種の存在下で、極めて低濃度の生物色素の検出および構造分析が可能である。 When the chromophore is contained in a very low concentration in the composite biomedia due to the strong enhancement (10 to 106 times) observed when the irradiation used to excite the Raman spectrum is in the electron absorption band of the chromophore. Even, it is possible to analyze a particular vibration mode of the chromophore. Raman spectroscopy is often used to investigate a variety of biological processes, as many natural chromophores play an important role in many biological activities. In the presence of large amounts of non-absorbent species, extremely low concentrations of biopigments can be detected and structurally analyzed.
概要
本開示の局面は、共鳴ラマン分光法のための方法およびシステムを含む。特定の態様による方法は以下の工程を含む。第1の照射強度および第2の照射強度で単色光源を用いてサンプルを照射する工程、第1の照射強度および第2の照射強度における共鳴ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度を判定する工程、第1の照射強度から第2の照射強度への照射強度の変化に応じた共鳴ラマン散乱および蛍光散乱の強度のうちの1つまたは複数の変化率を計算する工程、ならびにサンプルの分光応答を判定するために、共鳴ラマン散乱の強度の変化率および蛍光散乱の強度の変化率のうちの1つまたは複数を単色光源による照射強度の変化率と比較する工程。一部の態様において、サンプルの分光応答(例えば、共鳴ラマン散乱および/または蛍光散乱)は、サンプルの物理的経時変化を示す。他の態様において、サンプルの分光応答は、サンプルの化学的経時変化を示す。さらに他の態様において、サンプルの分光応答は、サンプル中の活発に代謝している微生物の存在を示す。一部の態様において、単色光源はレーザーである。一部の態様において、サンプルは疎水性化合物とアルブミンタンパク質とを含む。例えば、疎水性化合物はアルブミンタンパク質に組み込まれてもよい。疎水性化合物は、特定の場合において、リコピンなどのカロテノイドである。特定の態様において、サンプルは、疎水性化合物、アルブミンタンパク質、および還元物質を含む。還元物質は、特定の場合において、グルタチオンまたはその誘導体である。他の態様において、サンプルは、疎水性化合物、アルブミンタンパク質、およびフリーラジカルスカベンジャーを含む。フリーラジカルスカベンジャーは、特定の場合において、ビリルビンまたはその誘導体である。
Summary The aspects of this disclosure include methods and systems for resonant Raman spectroscopy. The method according to a particular embodiment includes the following steps. The step of irradiating a sample with a monochromatic light source at the first and second irradiation intensities, one or more of the resonance Raman scattering and fluorescence scattering at the first and second irradiation intensities. The step of determining the rate of change of one or more of the intensity of resonance Raman scattering and fluorescence scattering according to the change of irradiation intensity from the first irradiation intensity to the second irradiation intensity, and the sample. A step of comparing one or more of the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering and the rate of change in the intensity of fluorescence scattering to the rate of change in irradiation intensity from a monochromatic light source to determine the spectral response of. In some embodiments, the spectral response of the sample (eg, resonant Raman scattering and / or fluorescent scattering) indicates the physical time course of the sample. In another embodiment, the spectroscopic response of the sample indicates the chemical aging of the sample. In yet another embodiment, the spectroscopic response of the sample indicates the presence of actively metabolizing microorganisms in the sample. In some embodiments, the monochromatic light source is a laser. In some embodiments, the sample comprises a hydrophobic compound and an albumin protein. For example, hydrophobic compounds may be incorporated into albumin proteins. Hydrophobic compounds are, in certain cases, carotenoids such as lycopene. In certain embodiments, the sample comprises a hydrophobic compound, an albumin protein, and a reducing substance. The reducing substance is, in certain cases, glutathione or a derivative thereof. In other embodiments, the sample comprises a hydrophobic compound, an albumin protein, and a free radical scavenger. Free radical scavengers are, in certain cases, bilirubin or its derivatives.
一部の場合において、方法は以下の工程を含む。単色光源によって複数の照射強度にわたってサンプルを一定期間照射する工程、ならびに共鳴ラマン散乱の強度の変化率および蛍光散乱の強度の変化率のうちの1つまたは複数を判定する工程。他の場合には、方法は以下の工程を含む。単色光源によって複数の強度にわたって第1のサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率および蛍光散乱の強度の変化率のうちの1つまたは複数を判定する工程;第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率および蛍光散乱の強度の正規化された変化率のうちの1つまたは複数を、単色光源による第1のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第1のサンプルの正味信号を計算する工程;単色光源によって複数の強度にわたって第2のサンプルを該一定期間照射し、第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率および蛍光散乱の強度の変化率のうちの1つまたは複数を判定する工程;ならびに第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率および強度の正規化された変化率のうちの1つまたは複数を、単色光源による第2のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第2のサンプルの正味信号を計算する工程。一部の態様において、方法は、第1のサンプルの正味信号を第2のサンプルの正味信号と比較する工程をさらに含む。比較された計算された正味信号に基づいて、方法は以下のうちの1つまたは複数を含み得る:1)第1のサンプルと第2のサンプルとが異なると判定する工程;2)第1のサンプルが第2のサンプルとは異なるガス組成を含むと判定する工程;および3)活発に代謝している微生物を第1のサンプルまたは第2のサンプルが含んでいると判定する工程。 In some cases, the method comprises the following steps: A step of irradiating a sample over a plurality of irradiation intensities for a certain period of time with a monochromatic light source, and a step of determining one or more of the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering and the rate of change in the intensity of fluorescence scattering. In other cases, the method comprises the following steps: The step of irradiating a first sample over a period of time with a monochromatic light source to determine one or more of the rate of change in resonance Raman scattering intensity and the rate of change in fluorescence scattering intensity for the first sample; One or more of the normalized rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering and the normalized rate of change in the intensity of the fluorescence scattering for the first sample, the normalization of the irradiation intensity of the first sample with a monochromatic light source. The step of calculating the net signal of the first sample by comparing it to the converted rate of change; the second sample is irradiated over the period of time by a monochromatic light source and the resonance Raman scattering for the second sample. The step of determining one or more of the rate of change in intensity and the rate of change in the intensity of the fluorescence scattering; and the normalized rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering and the normalized change in intensity for the second sample. The step of calculating the net signal of the second sample by comparing one or more of the rates with the normalized rate of change of the irradiation intensity of the second sample with a monochromatic light source. In some embodiments, the method further comprises comparing the net signal of the first sample with the net signal of the second sample. Based on the calculated net signal compared, the method may include one or more of the following: 1) the step of determining that the first sample and the second sample are different; 2) the first The step of determining that the sample contains a different gas composition than the second sample; and 3) the step of determining that the first or second sample contains actively metabolizing microorganisms.
本開示の局面はまた、サンプル中の微生物の存在を判定するための方法を含む。特定の態様による方法は以下の工程を含む。サンプルとリガンドを組み込んだアルブミンを含む試薬とをサンプルホルダーにおいて組み合わせる工程;不変の光強度または経時変化する光強度のいずれかでサンプルとサンプルホルダーの表面との界面において集束され、リガンドに吸収される単色光源でサンプルを照射する工程;複数の異なる時間に、照射されたサンプルからの散乱光を収集し、散乱光からのラマン信号および蛍光信号を測定する工程;サンプルに関するラマン信号および蛍光信号の強度の経時的な変化率を計算する工程;正味信号を取得するために、ラマン信号および蛍光信号の強度の計算された変化率を補正する工程;ならびに正味信号と1つまたは複数の所定の閾値との比較に基づいて、サンプル中の微生物の存在を判定する工程。 Aspects of the present disclosure also include methods for determining the presence of microorganisms in a sample. The method according to a particular embodiment includes the following steps. Combining a sample with an albumin-containing reagent containing a ligand in a sample holder; focused at the interface between the sample and the surface of the sample holder with either constant or time-varying light intensity and absorbed by the ligand. The process of irradiating a sample with a monochromatic light source; the process of collecting scattered light from the irradiated sample at multiple different times and measuring the Raman and fluorescent signals from the scattered light; the intensity of the Raman and fluorescent signals for the sample. The step of calculating the rate of change over time; the step of correcting the calculated rate of change in the intensity of the Raman and fluorescent signals to obtain the net signal; and with the net signal and one or more predetermined thresholds. The step of determining the presence of microorganisms in a sample based on the comparison of.
一部の態様において、1つまたは複数の所定の閾値は、臨床的感染サンプルの濃度の下限の量で接種物を含む1つまたは複数の対照サンプルに対して本方法を実施することにより設定される。 In some embodiments, one or more predetermined thresholds are set by performing the method on one or more control samples containing the inoculum at the lower limit of the concentration of the clinically infected sample. To.
一部の場合において、ラマン信号および蛍光信号の強度の変化率を補正する工程は、標準サンプルからのスペクトル出力を特徴づける工程を含む。他の場合において、蛍光信号の強度の変化率を補正する工程は、試薬からの蛍光出力を特徴づける工程を含む。 In some cases, the step of correcting the rate of change in intensity of the Raman signal and the fluorescent signal comprises the step of characterizing the spectral output from the standard sample. In other cases, the step of correcting the rate of change in the intensity of the fluorescence signal comprises the step of characterizing the fluorescence output from the reagent.
特定の態様において、ラマン信号および蛍光信号の強度の変化率を補正する工程は以下の工程を含む。標準参照サンプルからの合計出力の変化率を判定する工程;および、共鳴ラマン散乱の強度の変化率から、標準サンプルからの共鳴ラマン散乱の強度の変化率を減じたものとして、正味信号を計算する工程。 In a particular embodiment, the step of correcting the rate of change in the intensity of the Raman signal and the fluorescent signal includes the following steps. The step of determining the rate of change of the total output from the standard reference sample; and the net signal is calculated as the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering minus the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering from the standard sample. Process.
他の態様において、ラマン信号および蛍光信号の強度の変化率を補正する工程は以下の工程を含む。標準参照サンプルからの蛍光散乱の強度の変化率を判定する工程;および、共鳴ラマン散乱の強度の変化率から、標準サンプルからの蛍光散乱の強度の変化率を減じたものとして、正味信号を計算する工程。 In another embodiment, the step of correcting the rate of change in the intensity of the Raman signal and the fluorescent signal includes the following steps. The step of determining the rate of change in the intensity of the fluorescence scattering from the standard reference sample; and the net signal is calculated as the rate of change in the intensity of the fluorescence scattering from the standard sample subtracted from the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering. Process to do.
一部の態様において、方法は、例えばアルブミンを還元物質(例えば、グルタチオン)と接触させることなどにより、リガンドを組み込む前にアルブミンを前処理する工程をさらに含む。還元物質は、特定の場合において、アルブミンのジスルフィド結合を還元するのに十分である。他の態様において、アルブミンはジスルフィド架橋物質で前処理される。一部の場合において、ジスルフィド架橋物質は、サンプル中の微生物によって産生される酵素または代謝産物によって開裂されるコアを含む。特定の場合において、ジスルフィド架橋物質は、式(I):
の化合物である。
In some embodiments, the method further comprises the step of pretreating albumin prior to incorporation of the ligand, for example by contacting albumin with a reducing substance (eg, glutathione). The reducing material is sufficient to reduce the disulfide bonds of albumin in certain cases. In another embodiment, albumin is pretreated with a disulfide crosslinker. In some cases, the disulfide crosslinker comprises a core that is cleaved by an enzyme or metabolite produced by a microorganism in the sample. In certain cases, the disulfide cross-linking material is of formula (I) :.
It is a compound of.
本開示の局面はまた、共鳴ラマン散乱を用いてサンプル中の微生物(例えば、活発に代謝している微生物)の存在を判定する工程を含む。特定の態様による方法は以下の工程を含む。単色光源によって複数の強度にわたってサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算する工程;サンプルの共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源によるサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、サンプルの正味信号を計算する工程;およびサンプルの正味信号に基づいてサンプル中の微生物の存在を判定する工程。特定の場合において、サンプルの正味信号が所定の閾値を超えた場合に、微生物が存在すると判定される。他の態様において、微生物の存在を判定する工程は以下の工程を含む:単色光源によって複数の強度にわたって第1のサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算する工程;第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第1のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第1のサンプルの正味信号を計算する工程;単色光源によって複数の強度にわたって第2のサンプルを該一定期間照射し、第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程;第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第2のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第2のサンプルの正味信号を計算する工程;および第1のサンプルの正味信号を第2のサンプルの正味信号と比較することにより、第1のサンプルまたは第2のサンプルのうちの1つまたは複数における微生物の存在を判定する工程。一部の場合において、第2のサンプルの正味信号が第1のサンプルの正味信号よりも大きい場合、微生物が第2のサンプルに存在すると判定される。他の場合において、第1のサンプルの正味信号が第2のサンプルの正味信号よりも大きい場合、微生物が第1のサンプルに存在すると判定される。 Aspects of the present disclosure also include the step of determining the presence of microorganisms in a sample (eg, actively metabolizing microorganisms) using resonant Raman scattering. The method according to a particular embodiment includes the following steps. The step of irradiating a sample over a period of time with a monochromatic light source and calculating the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering for the first sample; the normalized rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering of the sample, the monochromatic source. The step of calculating the net signal of the sample by comparing it with the normalized rate of change of the irradiation intensity of the sample; and the step of determining the presence of microorganisms in the sample based on the net signal of the sample. In certain cases, the presence of microorganisms is determined when the net signal of the sample exceeds a predetermined threshold. In other embodiments, the step of determining the presence of a microorganism comprises the following steps: a monochromatic light source irradiates the first sample over multiple intensities for a period of time to determine the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering for the first sample. Step of calculation; First sample by comparing the normalized rate of change in the intensity of resonance Raman scattering for the first sample with the normalized rate of change in the intensity of irradiation of the first sample with a monochromatic light source. The step of calculating the net signal of the The step of calculating the net signal of the second sample by comparing the normalized rate of change of Raman scattering intensity with the normalized rate of change of the irradiation intensity of the second sample by a monochromatic light source; and the second. The step of determining the presence of a microorganism in one or more of the first sample or the second sample by comparing the net signal of one sample with the net signal of the second sample. In some cases, if the net signal of the second sample is greater than the net signal of the first sample, it is determined that the microorganism is present in the second sample. In other cases, if the net signal of the first sample is greater than the net signal of the second sample, it is determined that the microorganism is present in the first sample.
本開示の局面はまた、蛍光分光法によりサンプル中の微生物(例えば、活発に代謝している微生物)の存在を判定する工程を含む。特定の態様による方法は以下の工程を含む。単色光源によりサンプルを一定期間照射し、該一定期間にわたってサンプルからの蛍光を検出する工程;サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照によって生成された蛍光の正規化された変化率と比較することにより、微生物の存在に起因する蛍光の変化率を計算する工程;および所定の閾値と比較したサンプルの蛍光の計算された変化に基づいて、サンプル中の微生物の存在を判定する工程。 Aspects of the present disclosure also include determining the presence of microorganisms (eg, actively metabolizing microorganisms) in the sample by fluorescence spectroscopy. The method according to a particular embodiment includes the following steps. The step of irradiating a sample with a monochromatic light source for a period of time and detecting fluorescence from the sample over that period; a normalized rate of change in the intensity of the detected fluorescence produced by the sample of the fluorescence produced by the control. The step of calculating the rate of change in fluorescence due to the presence of microorganisms by comparing with the normalized rate of change; and the microorganisms in the sample based on the calculated changes in fluorescence of the sample compared to a given threshold. The process of determining the existence of.
サンプル中の微生物(例えば、活発に代謝している微生物)の存在を判定する工程において、方法は、サンプルホルダー内のサンプルを照射する工程を含む。一部の態様において、サンプルホルダーは容器、例えば、キュベット、バイアル、平面基板、またはマイクロ流体デバイスである。サンプル容器は、特定の場合において、ガラスバイアルである。一部の態様において、ガラスバイアルは、双性イオンシランコーティングなどの双性イオンコーティングを備えた壁を有する。これらの態様において、サンプルは、サンプルとサンプルホルダー(例えば、容器の壁)の表面との界面における位置に単色光源を集束させることなどにより、サンプルとサンプルホルダー(例えば、容器の壁)の表面との界面において照射され得る。一部の場合において、単色光は、サンプルホルダー(例えば、容器の壁)の表面の表面から約0.2mmなど、サンプルホルダー(例えば、容器の壁)の表面の表面から0.01mm~2mmの位置に集束される。単色光は、例えば、コリメート光学系(例えば、コリメートレンズを含む)で集束されてもよい。 In the step of determining the presence of microorganisms in the sample (eg, actively metabolizing microorganisms), the method comprises irradiating the sample in the sample holder. In some embodiments, the sample holder is a container, such as a cuvette, vial, planar substrate, or microfluidic device. The sample container is, in certain cases, a glass vial. In some embodiments, the glass vial has a wall with a zwitterion coating, such as a zwitterion silane coating. In these embodiments, the sample is with the surface of the sample and the sample holder (eg, the wall of the container), such as by focusing a monochromatic light source at a position at the interface between the sample and the surface of the sample holder (eg, the wall of the container). Can be irradiated at the interface of. In some cases, monochromatic light is located 0.01 mm to 2 mm from the surface of the surface of the sample holder (eg, the wall of the container), such as about 0.2 mm from the surface of the surface of the sample holder (eg, the wall of the container). Be focused. Monochromatic light may be focused, for example, by a collimating optical system (including, for example, a collimating lens).
本開示の局面はまた、信号雑音比を計算するための方法を含む。一部の態様において、方法は以下の工程を含む。単色光源によって複数の強度にわたって第1のサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程;第1の平均変化率を求めるために、第1のサンプルによる共鳴ラマン散乱の強度の平均変化率を計算する工程;第1の平均変化率の標準偏差を計算する工程;単色光源によって一定範囲の強度にわたって第2のサンプルを該一定期間照射し、第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程;第2の平均変化率を求めるために、第2のサンプルによる共鳴ラマン散乱の強度の平均変化率を計算する工程;第2の平均変化率の標準偏差を計算する工程;信号の平均変化率を求めるために、第1の平均変化率から第2の平均変化率を減ずる工程;信号の標準偏差を求めるために、第1の標準偏差と第2の標準偏差とを加える工程;および共鳴ラマン応答の信号雑音比を判定するために、信号の平均変化率を信号の標準偏差で除する工程。 Aspects of the present disclosure also include methods for calculating the signal-to-noise ratio. In some embodiments, the method comprises the following steps: The step of irradiating the first sample over a period of time with a monochromatic light source and determining the rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering for the first sample; the first sample to determine the first average rate of change. The step of calculating the average rate of change of the intensity of the resonance Raman scattering by; the process of calculating the standard deviation of the first average rate of change; The step of determining the rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering for the sample; the step of calculating the average rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering by the second sample to determine the second average rate of change; the second average The process of calculating the standard deviation of the rate of change; the process of subtracting the second average rate of change from the first rate of change to determine the average rate of change of the signal; the first standard to determine the standard deviation of the signal. The step of adding the deviation and the second standard deviation; and the step of dividing the average rate of change of the signal by the standard deviation of the signal to determine the signal noise ratio of the resonance Raman response.
本開示の局面は、光学測定機器の変動(例えば、単色光源の熱ドリフト、光学コンポーネントの位置の変化など)ならびにサンプルの変動(例えば、対象外の化合物からの蛍光)を判定および補正するための方法をさらに含む。一部の態様において、方法は以下の工程を含む。単色光源によって複数の強度にわたって参照組成物を一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率および蛍光散乱の強度の変化率のうちの1つまたは複数を判定する工程であって、参照組成物が、単色光源による照射強度の変化に応じて共鳴ラマン散乱または蛍光散乱の強度に変化を示さない参照化合物を含む、照射および判定工程;ならびに参照組成物に関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率および蛍光散乱の強度の変化率のうちの1つまたは複数を、単色光源による参照組成物の照射強度の変化率と比較することにより、参照組成物の正味信号を計算する工程。特定の場合において、方法は以下の工程をさらに含む。単色光源によって一定範囲の強度にわたってサンプルを一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率のうちの1つまたは複数を判定する工程;補正係数を生成するために、サンプルの共鳴ラマン散乱の強度の判定された変化率を、単色光源によるサンプルの照射強度の変化率を用いて補正することにより、正味信号を取得する工程;およびサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の判定された変化率から補正係数を減ずる工程。 Aspects of the present disclosure are for determining and correcting variations in optical measuring instruments (eg, thermal drift of monochromatic light sources, changes in the position of optical components, etc.) and sample variations (eg, fluorescence from non-target compounds). Further includes methods. In some embodiments, the method comprises the following steps: A step of irradiating a reference composition over a plurality of intensities with a monochromatic light source for a certain period of time to determine one or more of the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering and the rate of change in the intensity of fluorescence scattering . The irradiation and determination step; The step of calculating the net signal of a reference composition by comparing one or more of the rates of change in scattering intensity with the rate of change in the irradiation intensity of the reference composition by a monochromatic light source. In certain cases, the method further comprises the following steps: The step of irradiating a sample over a range of intensities over a period of time with a monochromatic light source to determine one or more of the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering; the intensity of the resonant Raman scattering of the sample to generate a correction factor. The step of acquiring a net signal by correcting the determined rate of change of the sample using the rate of change in the intensity of the sample from a monochromatic light source; and the correction coefficient from the determined rate of change in the intensity of resonance Raman scattering for the sample. The process of reducing.
本開示の局面は、共鳴ラマン散乱を用いて、抗微生物剤に対する微生物の抗微生物剤感受性を判定するための方法をさらに含む。一部の態様において、方法は以下の工程を含む。単色光源によって複数の強度にわたって、微生物および抗微生物剤をそれぞれ含む複数のサンプルを一定期間照射し、各照射されたサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程であって、各サンプルが同じ濃度の微生物および異なる濃度の抗微生物剤を含む、照射および判定工程;各サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による各サンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、各サンプルの正味信号を計算する工程;ならびに複数のサンプルの正味信号に基づいて、抗微生物剤に対する微生物の感受性を判定する工程。一部の場合において、方法は、各サンプルの抗微生物剤の濃度の対数の関数として各サンプルの正味信号をプロットする工程をさらに含む。特定の場合において、方法はまた、プロットされた正味信号において低下を最初に示す濃度を判定することにより、抗微生物剤の最小発育阻止濃度を判定する工程を含み得る。他の場合において、方法はまた、プロットされた正味信号において上昇を最初に示す濃度を判定することにより、抗微生物剤の最大殺菌濃度を判定する工程を含み得る。他の態様において、方法は、各サンプルの正味信号に基づいて各サンプル中の微生物の代謝活性を判定する工程をさらに含む。一部の場合において、方法は、代謝活性の低下を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程を含む。他の場合において、方法は、代謝活性の上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程を含む。 Aspects of the present disclosure further include methods for determining the antimicrobial agent susceptibility of a microorganism to an antimicrobial agent using resonant Raman scattering. In some embodiments, the method comprises the following steps: It is a step of irradiating a plurality of samples containing microorganisms and antimicrobial agents over a plurality of intensities with a monochromatic light source for a certain period of time, and determining the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering for each irradiated sample. Irradiation and determination steps, including the same concentration of microorganisms and different concentrations of antimicrobial agent; normalized changes in the intensity of resonance Raman scattering for each sample, normalized changes in the intensity of irradiation for each sample with a monochromatic light source. The step of calculating the net signal of each sample by comparing with the rate; and the step of determining the susceptibility of the microorganism to the antimicrobial agent based on the net signal of multiple samples. In some cases, the method further comprises plotting the net signal of each sample as a function of the logarithm of the concentration of antimicrobial agent in each sample. In certain cases, the method may also include determining the minimum inhibitory concentration of the antimicrobial agent by determining the concentration that initially indicates a decrease in the plotted net signal. In other cases, the method may also include determining the maximum bactericidal concentration of the antimicrobial agent by determining the concentration that initially indicates an increase in the plotted net signal. In another aspect, the method further comprises determining the metabolic activity of the microorganism in each sample based on the net signal of each sample. In some cases, the method comprises determining the concentration of an antimicrobial agent that indicates a decrease in metabolic activity. In other cases, the method comprises determining the concentration of an antimicrobial agent that exhibits increased metabolic activity.
本開示の局面は、蛍光分光法により抗微生物剤に対する微生物の抗微生物剤感受性を判定するための方法をさらに含む。一部の態様において、方法は以下の工程を含む。微生物および抗微生物剤をそれぞれ有する複数のサンプルに単色光源を一定期間照射し、該一定期間照射されたサンプルのそれぞれからの蛍光を検出する工程であって、各サンプルが同じ濃度の微生物および異なる濃度の抗微生物剤を有する、照射および検出工程;各サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照によって生成された蛍光の正規化された変化率と比較することにより、各サンプルにおける蛍光の変化率を計算する工程;ならびに複数のサンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて、抗微生物剤に対する微生物の感受性を判定する工程。一部の態様において、方法は、単色光源の複数の強度にわたってサンプルのそれぞれを照射する工程を含む。 Aspects of the present disclosure further include methods for determining the antimicrobial agent susceptibility of a microorganism to an antimicrobial agent by fluorescence spectroscopy. In some embodiments, the method comprises the following steps: A step of irradiating a plurality of samples having microorganisms and antimicrobial agents with a monochromatic light source for a certain period of time and detecting fluorescence from each of the samples irradiated for a certain period of time, wherein each sample has the same concentration of microorganisms and different concentrations. Irradiation and detection steps with antimicrobial agents in; comparing the normalized rate of change in the detected fluorescence intensity produced by each sample with the normalized rate of change in fluorescence produced by the control. To calculate the rate of change in fluorescence in each sample; and to determine the susceptibility of the microorganism to the antimicrobial agent based on the calculated rate of change in fluorescence in multiple samples. In some embodiments, the method comprises irradiating each of the samples over multiple intensities of a monochromatic light source.
これらの態様における各サンプルは、同じ濃度の微生物、例えば、10コロニー形成単位(CFU)以上(14CFU以上など)の濃度の微生物を含んでもよい。特定の態様において、微生物のサンプルは、所定の濃度の微生物(例えば、100CFU)を有する組成物を調製し、各サンプルが同じ濃度の微生物を有するように所定の体積の微生物組成物を各サンプルにアリコートすることにより調製される。態様において、複数のサンプル中の抗微生物剤の濃度の範囲は、抗微生物剤の最小発育阻止濃度未満の濃度から抗微生物剤の最小殺菌濃度より高い濃度にまで及ぶ。抗微生物剤は、単色光源で照射する前に、10分以上または20分以上などの所定の期間、サンプル中の微生物とともにインキュベートされ得る。 Each sample in these embodiments may contain microorganisms of the same concentration, eg, a concentration of 10 colony forming units (CFU) or higher (such as 14 CFU or higher). In a particular embodiment, the microbial sample prepares a composition having a predetermined concentration of microorganisms (eg, 100 CFU), and each sample is provided with a predetermined volume of microbial composition so that each sample has the same concentration of microorganisms. Prepared by aliquoting. In embodiments, the concentration range of the antimicrobial agent in the plurality of samples ranges from less than the minimum inhibitory concentration of the antimicrobial agent to higher than the minimum bactericidal concentration of the antimicrobial agent. The antimicrobial agent can be incubated with the microorganism in the sample for a predetermined period of time, such as 10 minutes or longer or 20 minutes or longer, prior to irradiation with a monochromatic light source.
本開示の局面は、共鳴ラマン散乱を用いて未知の微生物の表現型を特徴づけるための方法をさらに含む。一部の態様において、方法は以下の工程を含む。単色光源によって複数の強度にわたって、微生物、架橋物質、およびアルブミンタンパク質を含むサンプルに単色光源を一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程;サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源によるサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、サンプルの正味信号を計算する工程;ならびにサンプルの正味信号に基づいてアルブミンタンパク質の架橋開裂を判定する工程であって、架橋開裂の程度が微生物の表現型を示す、判定工程。 Aspects of the present disclosure further include methods for characterizing unknown microbial phenotypes using resonant Raman scattering. In some embodiments, the method comprises the following steps: A step of irradiating a sample containing microorganisms, crosslinkers, and albumin proteins with a monochromatic light source over a period of time with a monochromatic light source to determine the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering; normal resonance Raman scattering intensity for the sample. The step of calculating the net signal of the sample by comparing the normalized rate of change with the normalized rate of change of the irradiation intensity of the sample with a monochromatic light source; as well as the cross-linking cleavage of the albumin protein based on the net signal of the sample. A determination step in which the degree of cross-linking cleavage indicates the phenotype of the microorganism.
本開示の局面は、蛍光分光法により未知の微生物の表現型を特徴づけるための方法をさらに含む。一部の態様において、方法は以下の工程を含む。微生物、架橋物質、およびアルブミンタンパク質を含むサンプルに単色光源を一定期間照射し、該一定期間にわたってサンプルからの蛍光を検出する工程;サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照によって生成された蛍光の正規化された変化率と比較することにより、蛍光の変化率を計算する工程;ならびにサンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて架橋開裂を判定する工程であって、架橋開裂の程度が微生物の表現型を示す、判定工程。一部の態様において、方法は、単色光源の複数の強度にわたってサンプルを照射する工程を含む。 Aspects of the present disclosure further include methods for characterizing unknown microbial phenotypes by fluorescence spectroscopy. In some embodiments, the method comprises the following steps: A step of irradiating a sample containing microorganisms, crosslinkers, and albumin proteins with a monochromatic light source for a period of time to detect fluorescence from the sample over a period of time; a normalized change in the intensity of the detected fluorescence produced by the sample. The step of calculating the rate of change in fluorescence by comparing the rate to the normalized rate of change in fluorescence produced by the control; and the step of determining cross-linking cleavage based on the calculated rate of change in fluorescence of the sample. A determination step in which the degree of cross-linking cleavage indicates the phenotype of the microorganism. In some embodiments, the method comprises irradiating the sample over multiple intensities of a monochromatic light source.
複数の態様において、架橋物質はジスルフィドクロスリンカーであり得る。一部の場合において、架橋物質はグルタミン酸誘導体である。特定の態様において、架橋物質は式(I):
の化合物である。
In some embodiments, the cross-linking material can be a disulfide crosslinker. In some cases, the cross-linking material is a glutamic acid derivative. In certain embodiments, the cross-linking material is of formula (I) :.
It is a compound of.
架橋物質は、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が1:10~10:1、例えば、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が約1:2である量でサンプル中に存在し得る。複数の態様において、サンプルの正味信号の経時的な上昇は、微生物がアルブミンタンパク質における1つまたは複数の架橋を開裂する代謝産物を産生することを示す。これに基づいて、微生物の表現型を特徴づけることができる。 The cross-linking material may be present in the sample in an amount such that the cross-linking material: albumin protein molar ratio is 1: 10-10: 1, for example, the cross-linking material: albumin protein molar ratio is approximately 1: 2. In some embodiments, an increase in the net signal of the sample over time indicates that the microorganism produces a metabolite that cleaves one or more crosslinks in the albumin protein. Based on this, the phenotype of the microorganism can be characterized.
単色光源と共鳴ラマン散乱または蛍光を検出するための検出器とを有する、対象の方法を実施するためのシステムも提供される。一部の態様において、単色光源はレーザーである。例えば、レーザーは、532nmの光を出力する2倍波Nd:YAGレーザーなどのNd:YAGレーザーであってもよい。一部の場合において、検出器が電荷結合素子(CCD)である。一部の態様において、システムはサンプル容器をさらに含む。サンプル容器は、例えば、ガラスバイアルであってもよい。一部の態様において、ガラスバイアルは、双性イオンシランコーティングなどの双性イオンコーティングを備えた壁を有する。これらの態様において、対象のシステムは、サンプルと容器の壁との界面における位置に単色光源を集束させることなどにより、サンプルと容器の壁との界面においてサンプルを照射するように構成される。一部の場合において、単色光は、容器の壁の表面から約0.2mmなど、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置に集束される。これらのシステムはまた、コリメートレンズなど、サンプルと容器の壁との界面において単色光源を集束させるための光学調整コンポーネントを含み得る。 A system for carrying out the method of interest with a monochromatic light source and a detector for detecting resonant Raman scattering or fluorescence is also provided. In some embodiments, the monochromatic light source is a laser. For example, the laser may be an Nd: YAG laser, such as a double wave Nd: YAG laser that outputs 532 nm light. In some cases, the detector is a charge-coupled device (CCD). In some embodiments, the system further comprises a sample container. The sample container may be, for example, a glass vial. In some embodiments, the glass vial has a wall with a zwitterion coating, such as a zwitterion silane coating. In these embodiments, the system of interest is configured to illuminate the sample at the interface between the sample and the wall of the container, such as by focusing a monochromatic light source at a position at the interface between the sample and the wall of the container. In some cases, monochromatic light is focused at a location 0.01 mm to 2 mm from the surface of the vessel wall, such as about 0.2 mm from the surface of the vessel wall. These systems may also include an optical adjustment component for focusing a monochromatic light source at the interface between the sample and the vessel wall, such as a collimating lens.
本発明は、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて読むと、最もよく理解されるだろう。図面には以下の図が含まれる。 The present invention will be best understood by reading the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. The drawings include the following figures.
選抜された定義
本明細書において使用する場合、「ラマン散乱」ならびに他の同様の用語および/または語句は、サンプルに一定の波長で入射した光が他の波長で散乱される任意の方法を指す。散乱は、当初のより低い振動レベル(基底状態)からより高い振動レベルへの構造体の励起による入射光子の吸収、およびそれに続く異なる基底状態レベルへ下がる緩和に起因するインコヒーレントな過程によるものであり得る。
Selected Definitions As used herein, "Raman scattering" and other similar terms and / or phrases refer to any method in which light incident on a sample at one wavelength is scattered at another wavelength. .. Scattering is due to an incoherent process due to the absorption of incident photons by the excitation of the structure from the initial lower vibration level (ground state) to the higher vibration level, followed by relaxation down to different ground state levels. possible.
本明細書において使用する場合、「ラマンバンド」ならびに同様の用語および/または語句は、分子内の特定の化学結合に由来するラマン散乱に対応するスペクトルプロファイル(例えば、強度対周波数)を指す。各化学結合は個別の周波数でラマンバンドとして現れること、また場合によりこれらのラマンバンドが重なって、ラマンバンドどうしを区別するのが難しくなる場合があることが理解されよう。さらに、ある化学結合のラマン断面積は、対応するラマンピークの強度を規定する定数であることが理解されよう。さらには、この断面積は、波長とともに、および/または共鳴とともに変化し得ることが理解されよう。このような共鳴変化は、共鳴ラマン増強中に生じる。 As used herein, the term "Raman band" and similar terms and / or phrases refer to spectral profiles (eg, intensity vs. frequency) that correspond to Raman scattering from specific chemical bonds within the molecule. It will be appreciated that each chemical bond appears as a Raman band at a separate frequency, and in some cases these Raman bands may overlap, making it difficult to distinguish between Raman bands. Further, it will be understood that the Raman cross-sectional area of a chemical bond is a constant that defines the intensity of the corresponding Raman peak. Furthermore, it will be appreciated that this cross-sectional area can change with wavelength and / or with resonance. Such resonance changes occur during resonance Raman enhancement.
本明細書において使用する場合、サンプルの「ラマンスペクトル」ならびに同様の用語および/または語句は、すべてのラマンバンドの和を指し、ラマンスペクトルにおける個々のラマンバンドの相対的高さは、対応する化学結合の相対的存在量にそれらのラマン断面積を乗じたものに比例することが理解されよう。 As used herein, the "Raman spectrum" of a sample and similar terms and / or phrases refer to the sum of all Raman bands, and the relative height of the individual Raman bands in the Raman spectrum is the corresponding chemistry. It will be understood that it is proportional to the relative abundance of bonds multiplied by their Raman cross-sectional area.
本明細書において使用する場合、「吸収」ならびに同様の用語およびまたは語句は、入射光が関心対象のサンプルによって吸収される任意の方法を指す。入射光子は、外殻電子の励起(例えば、UVまたは可視放射の吸収に対応する)、またはより高い振動/回転エネルギー状態への分子の励起を含む、任意の数のメカニズムによって構造体と相互作用し得る。 As used herein, "absorption" and similar terms and / or phrases refer to any method by which incident light is absorbed by the sample of interest. Incident photons interact with the structure by any number of mechanisms, including excitation of outer shell electrons (eg, corresponding to absorption of UV or visible radiation), or excitation of molecules to higher vibration / rotational energy states. Can be.
本明細書において使用する場合、「共鳴ラマン散乱」ならびに同様の語句および/または用語は、初期の基底状態から、かなりの振動状態に対応するかなりの励起状態への分子の励起を伴う、特殊なタイプのラマン散乱であると理解される過程を指す。よって、本考察の目的上、共鳴「ラマン増強」(または「共鳴ラマン」)ならびに他の同様の用語および/または語句は、特定のバンドのラマン断面積が強い光学吸収によって増強される任意の方法を指す。 As used herein, "resonant Raman scattering" and similar terms and / or terms are specific with the excitation of the molecule from the initial ground state to a significant excited state corresponding to a significant vibrational state. Refers to a process that is understood to be a type of Raman scattering. Thus, for the purposes of this discussion, resonance "Raman enhancement" (or "resonance Raman") and other similar terms and / or phrases are any method in which the Raman cross section of a particular band is enhanced by strong optical absorption. Point to.
本明細書において使用する場合、「共鳴ラマンの非線形性(RRNL)」は、共鳴ラマンピークの強度の変化率(Y軸にプロット)と入射レーザービームの強度の変化率(X軸にプロット)との間のトレースの勾配を指す。 As used herein, "resonant Raman non-linearity (RRNL)" refers to the rate of change in the intensity of the resonant Raman peak (plot on the Y-axis) and the rate of change in the intensity of the incident laser beam (plot on the X-axis). Refers to the gradient of the trace between.
本明細書において使用する場合、「正味信号」は、機器に関連する変動(例えば、単色光源のドリフト、コリメート光学系などの光学コンポーネントのドリフト)および/またはサンプルバイアルにおける変動(例えば、対象外の化合物からの蛍光)の補正後のラマン散乱または蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度の変化率を指す。一部の態様において、「正味信号」は、RRNL=1である場合に正味信号=0であり、正味信号が0未満である場合にRRNL<1であるという点で、上記で定義した共鳴ラマンの非線形性(RRNL)に関連している。 As used herein, "net signal" is instrument-related variation (eg, drift of monochromatic light sources, drift of optical components such as collimated optics) and / or variation in sample vials (eg, not covered). Refers to the rate of change in intensity of one or more of Raman scattering or fluorescence scattering after correction of (fluorescence from a compound). In some embodiments, the "net signal" is the resonance Raman defined above in that net signal = 0 when RRNL = 1 and RRNL <1 when the net signal is less than 0. Is related to the non-linearity (RRNL) of.
本明細書において使用する場合、「バイアル」ならびに他の同様の用語および/または語句は、例えば試験サンプルをアッセイの他の任意の成分とともに収容する試験容器を指す。バイアルは、詳しく後述するように、ガラスおよびプラスチックなど、任意の適切に透明な材料から構築され得ることが理解されよう。 As used herein, "vial" and other similar terms and / or phrases refer to, for example, a test vessel containing a test sample with any other component of the assay. It will be appreciated that vials can be constructed from any reasonably transparent material, such as glass and plastic, as described in detail below.
詳細な説明
本開示の局面は、共鳴ラマン分光法のための方法およびシステムを含む。特定の態様による方法は以下の工程を含む。第1の照射強度および第2の照射強度で単色光源を用いてサンプルを照射する工程、第1の照射強度および第2の照射強度における共鳴ラマン散乱および蛍光散乱の強度のうちの1つまたは複数の強度を判定する工程、第1の照射強度から第2の照射強度への照射強度の変化に応じた共鳴ラマン散乱の強度および蛍光散乱の強度のうちの1つまたは複数の変化率を計算する工程、ならびにサンプルの分光応答を判定するために、共鳴ラマン散乱の強度の変化率および蛍光散乱の強度の変化率のうちの1つまたは複数を単色光源による照射強度の変化率と比較する工程。方法は以下の工程も含む。サンプル中の微生物の有無を判定する工程、ならびに測定機器(例えば、単色光源)に関連する変動およびサンプルに関連する変動(例えば、対象外の化合物からの蛍光)を補正する工程。また、抗微生物剤に対する微生物の抗微生物剤感受性を判定するための方法、およびサンプル中の未知の微生物の表現型を特徴づけるための方法も提供される。対象の方法を実施するためのシステムも提供される。
Detailed Description Aspects of the present disclosure include methods and systems for resonant Raman spectroscopy. The method according to a particular embodiment includes the following steps. One or more of the steps of irradiating a sample with a monochromatic light source at first and second irradiation intensities, resonance Raman scattering and fluorescence scattering at first and second irradiation intensities. The step of determining the intensity of, one or more of the intensity of resonance Raman scattering and the intensity of fluorescence scattering according to the change of irradiation intensity from the first irradiation intensity to the second irradiation intensity is calculated. The step of comparing one or more of the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering and the rate of change in the intensity of fluorescent scattering with the rate of change in irradiation intensity from a monochromatic light source to determine the spectral response of the sample. The method also includes the following steps. A step of determining the presence or absence of microorganisms in a sample, and a step of correcting variability associated with a measuring instrument (eg, a monochromatic light source) and variability associated with the sample (eg, fluorescence from a non-target compound). Also provided are methods for determining the antimicrobial agent susceptibility of a microorganism to an antimicrobial agent and for characterizing the phenotype of an unknown microorganism in a sample. A system for implementing the method of interest is also provided.
本発明をより詳細に記載する前に、本発明が記載される特定の態様に限定されるわけではなく、それはそのようなものは変化し得るためであることを理解されたい。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、本明細書において用いられる用語は、特定の態様を記載することのみを目的とするものであり、限定することは意図されていないことも理解されたい。 Before describing the invention in more detail, it should be understood that the invention is not limited to the particular embodiments described, as such may vary. As the scope of the invention is limited only by the appended claims, the terms used herein are for and intended to describe only certain embodiments. Please also understand that there is no such thing.
値の範囲が提供される場合、その範囲の上限と下限との間にある各介在値およびその記載された範囲における他の任意の記述された値または介在値は、文脈上はっきりと別様に述べられていない限り下限の単位の10分の1まで本発明に包含されると理解されたい。これらのより小さな範囲の上限および下限は、より小さな範囲内に独立して含まれてよく、また記述された範囲において具体的に除外される任意の限度次第で本発明に包含される。記述される範囲が限度の一方または両方を含む場合、それらの含まれる限度のいずれかまたは両方を除外する範囲も、本発明に含まれる。 If a range of values is provided, each intervening value between the upper and lower bounds of the range and any other described value or intervening value in the described range shall be distinctly different in context. It should be understood that up to one tenth of the lower limit unit is included in the invention unless stated. The upper and lower limits of these smaller ranges may be included independently within the smaller range and are included in the invention depending on any limits specifically excluded in the described range. If the ranges described include one or both of the limits, the scope of the invention also includes excluding any or both of those included limits.
別様に定義されていない限り、本明細書において用いられるすべての技術的および科学的な用語は、本発明が属する技術分野における当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本発明の実践または試験において、本明細書において記載されるものと同様または均等の任意の方法および材料を使用することもできるが、代表的な例示的な方法および材料がここで記載される。 Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the invention belongs. In practice or testing of the present invention, any method and material similar to or equivalent to that described herein can be used, but representative exemplary methods and materials are described herein.
本明細書で引用しているすべての刊行物および特許は、個々の刊行物または特許が参照により組み入れられるために具体的かつ個々に示されているかのように参照により本明細書に組み入れられ、刊行物が関連するものとして引用されている方法および/または材料を開示および記載するために参照により本明細書に組み入れられる。いかなる刊行物の引用も出願日前の刊行物の開示を目的とするものであり、本発明がこのような刊行物に先行する資格がないことを認めるものと解釈されるべきではない。さらに、提供された刊行物の日付は、実際の刊行日と異なる場合があり、実際の刊行日は独立して確認する必要があり得る。 All publications and patents cited herein are incorporated herein by reference as if the individual publications or patents were specifically and individually indicated for inclusion by reference. Incorporated herein by reference to disclose and describe the methods and / or materials cited as relevant to the publication. Citations of any publication are intended for disclosure of publications prior to the filing date and should not be construed as admitting that the invention is not entitled to precede such publications. In addition, the dates of publications provided may differ from the actual publication dates, and the actual publication dates may need to be confirmed independently.
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用する場合、単数形(a, an, the)は、文脈上はっきりと別様に述べられていない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。特許請求の範囲はあらゆる任意の要素を除外するように起案されている場合があることにもさらに留意されたい。そのため、この記載は、特許請求の範囲の要素の記述に関連した「もっぱら(solely)」や「のみ(only)」などの排他的な用語の使用、または「否定的な」限定の使用のための先の記載としての役割を果たすことが意図されている。 It should be noted that, as used herein and in the appended claims, the singular form (a, an, the) includes multiple referents unless explicitly stated otherwise in the context. .. It should also be noted that the claims may be drafted to exclude any arbitrary element. Therefore, this statement is due to the use of exclusive terms such as "solely" or "only" in connection with the description of the elements of the claims, or the use of "negative" limitation. It is intended to serve as an earlier description of.
当業者には本開示を読めば明らかなことであるが、本明細書で記載および例示されている個々の態様のそれぞれは、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく他のいくつかの態様のいずれかの特徴と容易に分離または組み合わせされ得る別々の構成要素および特徴を有する。記述された方法はいずれも、記述された事象の順序で、または論理的に可能な任意の他の順序で実施することができる。 As will be apparent to those of skill in the art by reading the present disclosure, each of the individual embodiments described and exemplified herein will not deviate from the scope or intent of the invention. It has separate components and features that can be easily separated or combined with any of the features of. Any of the described methods can be carried out in the order of the described events or in any other logically possible order.
共鳴ラマン分光法
上で概要を述べたように、本開示の局面は、共鳴ラマン分光法のための方法を含む。特定の態様による方法は以下の工程を含む。第1の照射強度および第2の照射強度で単色光源を用いてサンプルを照射する工程、第1の照射強度および第2の照射強度における共鳴ラマン散乱および蛍光散乱の強度のうちの1つまたは複数の強度を判定する工程、第1の照射強度から第2の照射強度への照射強度の変化に応じた共鳴ラマン散乱の強度および蛍光散乱の強度のうちの1つまたは複数の変化率を計算する工程、ならびにサンプルの分光応答を判定するために、共鳴ラマン散乱の強度の変化率および蛍光散乱の強度の変化率のうちの1つまたは複数を単色光源による照射強度の変化率と比較する工程。
Resonance Raman spectroscopy As outlined above, aspects of the present disclosure include methods for resonance Raman spectroscopy. The method according to a particular embodiment includes the following steps. One or more of the steps of irradiating a sample with a monochromatic light source at first and second irradiation intensities, resonance Raman scattering and fluorescence scattering at first and second irradiation intensities. The step of determining the intensity of, one or more of the intensity of resonance Raman scattering and the intensity of fluorescence scattering according to the change of irradiation intensity from the first irradiation intensity to the second irradiation intensity is calculated. The step of comparing one or more of the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering and the rate of change in the intensity of fluorescent scattering with the rate of change in irradiation intensity from a monochromatic light source to determine the spectral response of the sample.
特定の態様による方法の実施において、サンプルは単色光源で照射される。本明細書において「単色」という用語は、狭い帯域幅の光照射を出力する光源を指すその従来の意味で使用される。複数の態様において、単色光源は、例えば、25nm以下、20nm以下、15nm以下、10nm以下、5nm以下の範囲など、および2nm以下を含む狭い波長範囲を有する光を出力する。特定の態様において、単色光源は、単一波長の光(例えば、532nmの光)を出力する。レーザーまたは単一波長発光ダイオードなど、任意の好都合な単色光源を使用することができる。特定の態様において、光源は、照射帯域幅を単一波長に狭める光学調整コンポーネントと光通信する広帯域光源である。例えば、対象の方法による共鳴ラマン分光法のためのサンプルの単色光照射は、1つまたは複数の光学バンドパスフィルター、回折格子、モノクロメーター、またはそれらの任意の組み合わせに結合された広帯域光源を使用して、例えば、広帯域ハロゲンランプ、重水素アークランプ、キセノンアークランプ、安定化ファイバー結合型広帯域光源、連続スペクトルの広帯域LED、スーパールミネッセント発光ダイオード、半導体発光ダイオード、広域スペクトルLED白色光源、またはマルチLED型白色光源などを使用して実現することができる。 In carrying out the method according to a particular embodiment, the sample is irradiated with a monochromatic light source. As used herein, the term "monochromatic" is used in its conventional sense to refer to a light source that outputs light irradiation with a narrow bandwidth. In a plurality of embodiments, the monochromatic light source outputs light having a narrow wavelength range including, for example, 25 nm or less, 20 nm or less, 15 nm or less, 10 nm or less, 5 nm or less, and 2 nm or less. In certain embodiments, the monochromatic light source outputs light of a single wavelength (eg, light of 532 nm). Any convenient monochromatic light source can be used, such as a laser or a single wavelength light emitting diode. In certain embodiments, the light source is a broadband light source that optically communicates with an optical conditioning component that narrows the irradiation bandwidth to a single wavelength. For example, monochromatic light irradiation of a sample for resonance Raman spectroscopy by the method of interest uses one or more optical bandpass filters, diffraction grids, monochrome meters, or a broadband light source coupled to any combination thereof. And, for example, wideband halogen lamps, heavy hydrogen arcclamps, xenon arcclamps, stabilized fiber coupled wideband light sources, continuous spectrum wideband LEDs, super luminescent light emitting diodes, semiconductor light emitting diodes, wide area spectrum LED white light sources, or This can be achieved by using a multi-LED white light source or the like.
特定の態様において、サンプルはレーザーで照射される。一部の場合において、レーザーは連続波レーザーである。他の場合において、レーザーはパルスレーザーである。特定の場合において、レーザーは、紫外線ダイオードレーザー、可視光ダイオードレーザー、および近赤外線ダイオードレーザーなどのダイオードレーザーである。一部の場合において、単色光源は、例えば、405nm~875nm、450nm~800nm、500nm~650nmなど、および525nm~625nmを含む375nm~1000nmの波長の光を出力するダイオードレーザーである。他の場合において、レーザーは固体レーザーなどのパルスレーザーである。特定の場合において、単色光源は、例えば、405nm~875nm、450nm~800nm、500nm~650nmなど、および525nm~625nmを含む375nm~1000nmの波長の光を出力する固体レーザーである。他の適切なレーザーは、他のレーザータイプの中でも、ヘリウムネオン(HeNe)レーザー、アルゴンレーザー、クリプトンレーザー、キセノンイオンレーザー、窒素レーザー、二酸化炭素レーザー、一酸化炭素レーザー、エキシマレーザー、フッ化水素レーザー、フッ化重水素レーザー、酸素ヨウ素レーザー、気相ヨウ素レーザー、ヘリウムカドミウムレーザー、ヘリウム水銀レーザー、ヘリウム銀レーザー、ストロンチウム蒸気レーザー、ネオン銅レーザー、銅蒸気レーザー、金蒸気レーザー、マンガン蒸気レーザー、ルビーレーザー、Nd:YAGレーザー、NdCrYAGレーザー、Er:YAGレーザー、Nd:YLFレーザー、Nd:YVO4レーザー、Nd:YCa4O(BO3)3レーザー、Nd:ガラスレーザー、チタンサファイアレーザー、ツリウムYAGレーザー、イッテルビウムYAGレーザー、Yb2O3レーザー、イッテルビウム添加ガラスレーザー、ホルミウムYAGレーザー、クロムZnSeレーザー、セリウム添加フッ化リチウム・ストロンチウム・アルミニウムレーザー、プロメチウム147添加リン酸塩ガラスレーザー、クロム添付クリソベリルレーザー、エルビウム添加およびエルビウムイッテルビウム共添加ガラスレーザー、三価ウラン添加フッ化カルシウムレーザー、サマリウム添加フッ化カルシウムレーザー、GaNレーザー、InGaNレーザー、AlGaInPレーザー、AlGaAsレーザー、InGaAsPレーザーを含み得るがこれらに限定されない。特定の態様において、単色光源は、532nmの光を出力する2倍波ネオジウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネットである。 In certain embodiments, the sample is irradiated with a laser. In some cases, the laser is a continuous wave laser. In other cases, the laser is a pulsed laser. In certain cases, the laser is a diode laser such as an ultraviolet diode laser, a visible light diode laser, and a near infrared diode laser. In some cases, the monochromatic light source is a diode laser that outputs light at wavelengths from 375 nm to 1000 nm, including, for example, 405 nm to 875 nm, 450 nm to 800 nm, 500 nm to 650 nm, and 525 nm to 625 nm. In other cases, the laser is a pulsed laser, such as a solid-state laser. In certain cases, the monochromatic light source is a solid-state laser that outputs light at wavelengths from 375 nm to 1000 nm, including, for example, 405 nm to 875 nm, 450 nm to 800 nm, 500 nm to 650 nm, and 525 nm to 625 nm. Other suitable lasers are helium neon (HeNe) laser, argon laser, krypton laser, xenon ion laser, nitrogen laser, carbon dioxide laser, carbon monoxide laser, excima laser, hydrogen fluoride laser, among other laser types. , Hydrofluoride hydrogen laser, oxygen iodine laser, vapor phase iodine laser, helium cadmium laser, helium mercury laser, helium silver laser, strontium steam laser, neon copper laser, copper steam laser, gold steam laser, manganese steam laser, ruby laser , Nd: YAG laser, NdCrYAG laser, Er: YAG laser, Nd: YLF laser, Nd: YVO 4 laser, Nd: YCa 4 O (BO 3 ) 3 laser, Nd: glass laser, titanium sapphire laser, thurium YAG laser, Itterbium YAG laser, Yb 2 O 3 laser, Itterbium-added glass laser, Holmium YAG laser, Chromium ZnSe laser, Serium-added lithium fluoride strontium aluminum laser, Promethium 147-added phosphate glass laser, Chromium-attached chrysoberyl laser, Elbium-added And may include, but are not limited to, erbium itterbium co-added glass lasers, trivalent uranium-added calcium fluoride lasers, sumalium-added calcium fluoride lasers, GaN lasers, InGaN lasers, AlGaInP lasers, AlGaAs lasers, InGaAsP lasers. In a particular embodiment, the monochromatic light source is a double wave neodymium-added yttrium aluminum garnet that outputs 532 nm light.
一部の態様において、サンプルは連続的に照射される。他の態様において、サンプルは、単色光源によって、例えば、0.001ミリ秒以上、0.005ミリ秒以上、0.01ミリ秒以上、0.05ミリ秒以上、0.1ミリ秒以上、0.5ミリ秒以上、1ミリ秒以上、5ミリ秒以上、10ミリ秒以上、100ミリ秒以上、1000ミリ秒以上、5秒以上、15秒以上、30秒以上、60秒以上、100秒以上、200秒以上、300秒以上、400秒以上、500秒以上、1000秒以上など、および1500秒以上を含む離散間隔で、または他の何らかの間隔で照射される。各間隔の間の時間は異なってもよく、例えば、0.005ミリ秒以上、0.01ミリ秒以上、0.05ミリ秒以上、0.1ミリ秒以上、0.5ミリ秒以上、1ミリ秒以上、5ミリ秒以上、10ミリ秒以上、100ミリ秒以上など、および1000ミリ秒以上を含む0.001ミリ秒以上であってもよい。 In some embodiments, the sample is continuously irradiated. In other embodiments, the sample is sampled by a monochromatic light source, eg, 0.001 ms or greater, 0.005 ms or higher, 0.01 ms or higher, 0.05 ms or higher, 0.1 ms or higher, 0.5 ms or higher, 1 ms or higher, 5 Milliseconds or more, 10 milliseconds or more, 100 milliseconds or more, 1000 milliseconds or more, 5 seconds or more, 15 seconds or more, 30 seconds or more, 60 seconds or more, 100 seconds or more, 200 seconds or more, 300 seconds or more, 400 seconds or more Irradiated at discrete intervals, including 500 seconds or more, 1000 seconds or more, and 1500 seconds or more, or at some other interval. The time between each interval may be different, for example 0.005 ms or more, 0.01 ms or more, 0.05 ms or more, 0.1 ms or more, 0.5 ms or more, 1 ms or more, 5 ms or more, 10 It may be 0.001 milliseconds or more, including milliseconds or more, 100 milliseconds or more, and 1000 milliseconds or more.
特定の態様において、単色光源は、サンプルが周期的な閃光で照らされるストロボ光源である。例えば、ストロボ光の周波数は、例えば、0.05kHz以上、0.1kHz以上、0.5kHz以上、1kHz以上、2.5kHz以上、5kHz以上、10kHz以上、25kHz以上、50kHz以上など、および100kHz以上を含む0.01kHz以上であってもよい。 In certain embodiments, the monochromatic light source is a strobe light source in which the sample is illuminated with a periodic flash of light. For example, the frequency of strobe light is, for example, 0.05kHz or more, 0.1kHz or more, 0.5kHz or more, 1kHz or more, 2.5kHz or more, 5kHz or more, 10kHz or more, 25kHz or more, 50kHz or more, and 0.01kHz or more including 100kHz or more. May be.
サンプルは、十分な共鳴ラマン散乱および/または蛍光散乱を取得するために、例えば、2回以上、3回以上、4回以上、5回以上、10回以上、25回以上など、および50回以上を含む1回以上サンプルを照射するなど、任意の数の間隔で照射されてもよい。 Samples are sampled, for example, 2 or more, 3 or more, 4 or more, 5 or more, 10 or more, 25 or more, and 50 or more to obtain sufficient resonant Raman scattering and / or fluorescent scattering. It may be irradiated at any number of intervals, such as irradiating the sample once or more including.
光源や光学部品(レンズ、ミラー、コリメーターなど)の種類に応じて、サンプルは、例えば、サンプルから2.5mm以上、5mm以上、10mm以上、15mm以上、25mm以上、50mm以上、100mm以上、500mm以上、1000mm以上、2500mm以上、5000mm以上など、および10000mm以上を含むサンプルから1mm以上の距離などの任意の適切な距離から単色光源により照射され得る。同様に、サンプルは、例えば、5°~90°、15°~85°、20°~80°、25°~75°など、および30°~60°を含む任意の適切な角度から単色光源により照射され得る。 Depending on the type of light source and optical components (lens, mirror, collimator, etc.), the sample may be, for example, 2.5 mm or more, 5 mm or more, 10 mm or more, 15 mm or more, 25 mm or more, 50 mm or more, 100 mm or more, 500 mm or more from the sample. Can be illuminated by a monochromatic light source from any suitable distance, such as 1000 mm or greater, 2500 mm or greater, 5000 mm or greater, and 1 mm or greater from a sample containing 10000 mm or greater. Similarly, the sample is sampled by a monochromatic light source from any suitable angle, including, for example, 5 ° to 90 °, 15 ° to 85 °, 20 ° to 80 °, 25 ° to 75 °, and 30 ° to 60 °. Can be irradiated.
上で概要を述べたように、方法は、1つまたは複数の波数において共鳴ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度を判定する工程を含む。共鳴ラマン散乱は、発色団に応じて、例えば、250cm-1~1900cm-1、300cm-1~1800cm-1、350cm-1~1700cm-1など、および400nm~1600cm-1を含む200cm-1~2000cm-1の範囲の任意の適切な波数で検出され得る。特定の態様において、発色団はリコピンであり、共鳴ラマン散乱は、1512cm-1、1515cm-1、1525cm-1、および1535cm-1のうちの1つまたは複数において検出および測定される。他の態様において、方法はまた、例えば、1750cm-1~3750cm-1、2000cm-1~3500cm-1など、および3000cm-1を含む1500cm-1~4000cm-1の範囲にある1つまたは複数の波数で蛍光を検出する工程を含む。 As outlined above, the method comprises determining the intensity of one or more of resonant Raman scattering and fluorescent scattering at one or more wavenumbers. Resonant Raman scattering depends on the chromophore, for example, 250 cm -1 to 1900 cm -1 , 300 cm -1 to 1800 cm -1 , 350 cm -1 to 1700 cm -1 , and 200 cm -1 to include 400 nm to 1600 cm -1 . It can be detected at any suitable wavenumber in the range 2000 cm -1 . In certain embodiments, the chromophore is lycopene and resonant Raman scattering is detected and measured in one or more of 1512 cm -1 , 1515 cm -1 , 1525 cm -1 , and 1535 cm -1 . In other embodiments, the method is also one or more in the range of 1500 cm -1 to 4000 cm -1 , including, for example, 1750 cm -1 to 3750 cm -1 , 2000 cm -1 to 3500 cm -1 , and 3000 cm -1 . Includes a step of detecting fluorescence by wave number.
対象の方法(以下でより詳細に説明する)による、サンプルからの光(例えば、共鳴ラマン散乱、蛍光)を検出するための持続時間は、例えば、30秒~1750秒、45秒~1500秒、60秒~1250秒、120秒~1000秒、200秒~800秒など、および400秒~600秒を含む10秒~2000秒の範囲であり得る。 The duration for detecting light from a sample (eg, resonant Raman scattering, fluorescence) by the method of interest (discussed in more detail below) is, for example, 30 seconds to 1750 seconds, 45 seconds to 1500 seconds, It can range from 60 seconds to 1250 seconds, 120 seconds to 1000 seconds, 200 seconds to 800 seconds, etc., and 10 seconds to 2000 seconds including 400 seconds to 600 seconds.
サンプルからの光(例えば、共鳴ラマン散乱、蛍光)は、他の光検出器の中でも、アクティブピクセルセンサー(APS)、4分割フォトダイオード、ウェッジ型検出器、イメージセンサー、電荷結合素子(CCD)、増強電荷結合素子(ICCD)、発光ダイオード、フォトンカウンター、ボロメーター、焦電検出器、フォトレジスター、太陽電池、フォトダイオード、光電子増倍管、フォトトランジスター、量子ドット光伝導体またはフォトダイオードなど、およびそれらの組み合わせの光センサーまたは光検出器を含むがこれらに限定されない任意の好都合な検出プロトコルによって検出され得る。特定の態様において、サンプルからの光(例えば、共鳴ラマン散乱、蛍光)は、1つまたは複数のCCDで検出される。 Light from the sample (eg, resonant Raman scattering, fluorescence), among other photodetectors, is an active pixel sensor (APS), 4-split photodiode, wedge-type detector, image sensor, charge-coupled device (CCD), Augmented Charge Coupled Devices (ICCDs), light emitting diodes, photon counters, borometers, photodetectors, photoregisters, solar cells, photodiodes, photoelectron multipliers, phototransistors, quantum dot photoconductors or photodiodes, etc., and It can be detected by any convenient detection protocol including, but not limited to, a combination of optical sensors or photodetectors. In certain embodiments, the light from the sample (eg, resonant Raman scattering, fluorescence) is detected on one or more CCDs.
本明細書に記載の分光法(例えば、非線形共鳴ラマン分光法、蛍光分光法)は、対象の方法の際の温度変化が、例えば、4.5℃以下、4℃以下、3.5℃以下、3℃以下、2.5℃以下、2℃以下、1.5℃以下、1℃以下、0.5℃以下、0.1℃以下、0.05℃以下、0.01℃以下、0.005℃以下、0.001℃以下、0.0001℃以下、0.00001℃以下など、および0.000001℃以下を含む5℃以下などの一定温度を維持しながら行われ得る。温度は、他の種類の温度制御プロトコルの中でも、ヒートシンク、ファン、排気ポンプ、通気口、冷凍、冷却剤、熱交換、ペルチェ素子または抵抗加熱素子、およびこれらの任意の組み合わせを含むがこれらに限定されない任意の好都合なプロトコルによって制御され得る。 In the spectroscopy methods described in the present specification (for example, non-linear resonance Raman spectroscopy, fluorescence spectroscopy), the temperature change in the target method is, for example, 4.5 ° C or lower, 4 ° C or lower, 3.5 ° C or lower, 3 ° C or lower. , 2.5 ℃ or less, 2 ℃ or less, 1.5 ℃ or less, 1 ℃ or less, 0.5 ℃ or less, 0.1 ℃ or less, 0.05 ℃ or less, 0.01 ℃ or less, 0.005 ℃ or less, 0.001 ℃ or less, 0.0001 ℃ or less, 0.00001 ℃ or less, etc. And can be done while maintaining a constant temperature such as 5 ° C or lower, including 0.000001 ° C or lower. Temperatures include, but are limited to, heat sinks, fans, exhaust pumps, vents, refrigeration, coolants, heat exchanges, Pelche or resistance heating elements, and any combination thereof, among other types of temperature control protocols. It can be controlled by any convenient protocol that is not.
一部の態様において、サンプルは、1つまたは複数の光学調整コンポーネントを通して照射される。「光学調整」とは、単色光源からの光をサンプルへ当てる前に変化させる、または調整することを意味する。例えば、光学調整は、光ビームのプロファイルを変えること、光ビームの焦点を変えること、ビーム伝播の方向を変えること、または光ビームをコリメートすることであり得る。一部の場合において、光学調整は光をコリメートすることを含む。「コリメート」という用語は、光の伝播の共線性を光学的に調整すること、または伝播の共通軸からの光による広がりを抑制することを指す従来の意味で使用される。一部の場合において、コリメートは、光ビームの空間断面積を狭くすることを含む。他の場合において、光学調整は、例えば、5°以上、10°以上、15°以上、20°以上、25°以上、30°以上、45°以上、60°以上、75°以上など、および90°以上光の伝播方向を変えることも含む光ビームの伝播を1°以上変えることなど、光ビームの方向を変えることを含む。さらに他の場合において、光学調整は、例えば、10%以上、25%以上、50%以上など、および75%以上の寸法の縮小を含む寸法を5%以上縮小することなど、光の寸法(例えば、ビームスポット)を縮小するための縮小プロトコルである。 In some embodiments, the sample is irradiated through one or more optical conditioning components. "Optical adjustment" means changing or adjusting the light from a monochromatic light source before shining it on the sample. For example, optical adjustment can be to change the profile of the light beam, change the focus of the light beam, change the direction of beam propagation, or collimate the light beam. In some cases, optical adjustment involves collimating light. The term "colimate" is used in the traditional sense to optically adjust the co-linearity of light propagation or to suppress the spread of light from a common axis of propagation. In some cases, collimating involves narrowing the spatial cross-sectional area of the light beam. In other cases, the optical adjustment is, for example, 5 ° or more, 10 ° or more, 15 ° or more, 20 ° or more, 25 ° or more, 30 ° or more, 45 ° or more, 60 ° or more, 75 ° or more, and 90. Includes changing the direction of the light beam, including changing the direction of light propagation by 1 ° or more. In yet other cases, the optical adjustment may reduce the dimensions of the light by, for example, 5% or more, including reductions of 10% or more, 25% or more, 50% or more, and 75% or more. , Beam spot) is a reduction protocol for reducing.
光学調整コンポーネントは、光ビームに所望の変化を与える任意の好都合な装置または構造であり得、レンズ、ミラー、ビームスプリッター、コリメート光学系(例えば、レンズ)、ピンホール、スリット、回折格子、光屈折器、およびそれらの任意の組み合わせを含み得るがこれらに限定されない。以下でより詳細に説明するように、対象のシステムは、例えば、2つ以上、3つ以上、4つ以上など、および5つ以上の光学調整コンポーネントを含む1つまたは複数の光学調整コンポーネントを必要に応じて含み得る。 The optical adjustment component can be any convenient device or structure that gives the desired change to the light beam, such as lenses, mirrors, beam splitters, collimating optics (eg, lenses), pinholes, slits, gratings, refractors. It may include, but is not limited to, a vessel and any combination thereof. As described in more detail below, the system of interest requires one or more optical conditioning components, including, for example, two or more, three or more, four or more, and five or more optical tuning components. May be included depending on.
特定の態様において、光検出システムは、サンプルホルダーに隣接して配置されたコリメーターを含む。コリメーターは、1つまたは複数のミラーもしくは湾曲レンズまたはこれらの組み合わせなど、任意の好都合なコリメートプロトコルとすることができる。例えば、コリメーターは、特定の場合において、単一のコリメートレンズである。他の場合において、コリメーターはコリメートミラーである。さらに他の場合において、コリメーターは2つのレンズを含む。さらに他の場合において、コリメーターはミラーおよびレンズを含む。コリメーターが1つまたは複数のレンズを含む場合、各コリメートレンズの焦点距離は、例えば、6mm~475mm、7mm~450mm、8mm~425mm、9mm~400mm、10mm~375mm、12.5mm~350mmなど、および15mm~300mmの範囲である焦点距離を含む5mm~500mmの範囲で変わり得る。特定の態様において、焦点距離は、例えば、405mm~475mm、410mm~450mmなど、および410mm~425mm、例えば410mmまたは420mmを含む400mm~500mmの範囲である。 In certain embodiments, the photodetection system comprises a collimator placed adjacent to the sample holder. The collimator can be any convenient collimating protocol, such as one or more mirrors or curved lenses or a combination thereof. For example, a collimator is, in certain cases, a single collimator lens. In other cases, the collimator is a collimator mirror. In yet other cases, the collimator includes two lenses. In yet other cases, the collimator includes a mirror and a lens. If the collimator contains one or more lenses, the focal length of each collimator lens may be, for example, 6mm-475mm, 7mm-450mm, 8mm-425mm, 9mm-400mm, 10mm-375mm, 12.5mm-350mm, and so on. It can vary in the range of 5mm to 500mm including the focal length in the range of 15mm to 300mm. In certain embodiments, the focal length ranges from 400 mm to 500 mm, including, for example, 405 mm to 475 mm, 410 mm to 450 mm, and 410 mm to 425 mm, such as 410 mm or 420 mm.
複数の態様において、サンプルは、サンプルホルダー、例えばサンプル容器内で照射される。サンプルホルダーは、サンプルを照射し、共鳴ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数を検出するための任意の適切な形状の基板または容器であり得る。一部の態様において、サンプルホルダーは平面基板(例えば、顕微鏡スライド)である。他の態様において、サンプルホルダーは、1つまたは複数のマイクロ流体チャネルを有するマイクロ流体デバイスである。さらに他の態様において、サンプルホルダーは、ある断面形状を有する容器であり、関心対象の断面形状は、直線断面形状、例えば、正方形、長方形、台形、三角形、六角形など、曲線断面形状、例えば、円、楕円など、および不規則形状、例えば、平面状の上部に結合された放物線状の下部などを含むがこれらに限定されない。サンプルホルダーのサイズは、照射されるサンプルの体積によって異なり得、関心対象のホルダーの長さは、例えば、10mm~90mm、15mm~85mm、20mm~80mm、25mm~75mm、30mm~70mmなど、および35mm~65mmを含む5mm~100mmの範囲であり、関心対象のホルダーの幅(または容器が円筒形の場合の断面)は、例えば、10mm~90mm、15mm~85mm、20mm~80mm、25mm~75mm、30mm~70mmなど、および35mm~65mmを含む5mm~100mmである。複数の態様において、サンプルホルダーは、例えば0.5cm3~9cm3、1cm3~8cm3、1.5cm3~7cm3、2cm3~6cm3、2.5cm3~5cm3など、および3cm3~4cm3を含む0.1cm3~10cm3の体積を有し得る。 In some embodiments, the sample is irradiated in a sample holder, eg, a sample container. The sample holder can be any suitable shaped substrate or container for irradiating the sample and detecting one or more of resonant Raman scattering and fluorescent scattering. In some embodiments, the sample holder is a flat substrate (eg, a microscope slide). In another embodiment, the sample holder is a microfluidic device with one or more microfluidic channels. In yet another embodiment, the sample holder is a container having a cross-sectional shape, and the cross-sectional shape of interest is a straight cross-sectional shape, eg, a curved cross-sectional shape such as a square, a rectangle, a trapezoid, a triangle, a hexagon, etc. It includes, but is not limited to, circles, ellipses, etc., and irregular shapes, such as a parabolic lower part coupled to a planar upper part. The size of the sample holder can vary depending on the volume of the sample being irradiated, and the length of the holder of interest can be, for example, 10 mm to 90 mm, 15 mm to 85 mm, 20 mm to 80 mm, 25 mm to 75 mm, 30 mm to 70 mm, and 35 mm. The range is 5 mm to 100 mm including ~ 65 mm, and the width of the holder of interest (or the cross section when the container is cylindrical) is, for example, 10 mm to 90 mm, 15 mm to 85 mm, 20 mm to 80 mm, 25 mm to 75 mm, 30 mm. It is 5 mm to 100 mm including ~ 70 mm and 35 mm to 65 mm. In multiple embodiments, the sample holders are, for example, 0.5 cm 3-9 cm 3 , 1 cm 3-8 cm 3 , 1.5 cm 3-7 cm 3 , 2 cm 3-6 cm 3 , 2.5 cm 3-5 cm 3 , etc., and 3 cm 3-4 cm 3 . Can have a volume of 0.1 cm 3 to 10 cm 3 including.
サンプルホルダーは、光学ガラス、ホウケイ酸ガラス、Pyrexガラス、紫外線石英、赤外線石英、サファイアを含むがこれらに限定されない、所望の波長範囲を透過させる任意の透明材料から形成され得る。特定の態様において、サンプル容器は、(例えば、以下の実験セクションで説明するような)双性イオンシランコーティングなどの双性イオンコーティングを備えた壁を有するガラスである。サンプル容器は、例えば、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリイミドなどのプラスチック、またはポリエステルを含むこれらの熱可塑性物質のコポリマー、例えば他のポリマープラスチック材料の中でもPETG(グリコール変性ポリエチレンテレフタレート)などから形成され得、関心対象のポリエステルは、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)、ボトルグレードPET(モノエチレングリコール、テレフタル酸、およびイソフタル酸、シクロヘキセンジメタノールなどの他のコモノマーに基づいて作られたコポリマー)、ポリ(ブチレンテレフタレート)(PBT)、およびポリ(ヘキサメチレンテレフタレート)などのポリ(アルキレンテレフタレート);ポリ(エチレンアジペート)、ポリ(1,4-ブチレンアジペート)、ポリ(ヘキサメチレンアジペート)などのポリ(アルキレンアジペート);ポリ(エチレンスベレート)などのポリ(アルキレンスベレート);ポリ(エチレンセバケート)などのポリ(アルキレンセバケート);ポリ(ε-カプロラクトン)およびポリ(β-プロピオラクトン);ポリ(エチレンイソフタレート)などのポリ(アルキレンイソフタレート);ポリ(エチレン2,6-ナフタレンジカルボキシレート)などのポリ(アルキレン2,6-ナフタレンジカルボキシレート);ポリ(エチレンスルホニル-4,4'-ジベンゾエート)などのポリ(アルキレンスルホニル-4,4'-ジベンゾエート);ポリ(p-フェニレンエチレンジカルボキシレート)などのポリ(p-フェニレンアルキレンジカルボキシレート);ポリ(トランス-1,4-シクロヘキサンジイルエチレンジカルボキシレート)などのポリ(トランス-1,4-シクロヘキサンジイルアルキレンジカルボキシレート);ポリ(1,4-シクロヘキサン-ジメチレンエチレンジカルボキシレート)などのポリ(1,4-シクロヘキサン-ジメチレンアルキレンジカルボキシレート);ポリ([2.2.2]-ビシクロオクタン-1,4-ジメチレンエチレンジカルボキシレート)などのポリ([2.2.2]-ビシクロオクタン-1,4-ジメチレンアルキレンジカルボキシレート);(S)-ポリラクチド、(R,S)-ポリラクチド、ポリ(テトラメチルグリコリド)、およびポリ(ラクチド-コ-グリコリド)などの乳酸ポリマーおよびコポリマー;ビスフェノールA、3,3'-ジメチルビスフェノールA、3,3',5,5'-テトラクロロビスフェノールA、3,3',5,5'-テトラメチルビスフェノールAのポリカーボネート;ポリ(p-フェニレンテレフタルアミド)などのポリアミド;ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート、例えばMylar(商標)ポリエチレンテレフタレートなどを含み得るが限定されない。 The sample holder can be formed from any transparent material that transmits a desired wavelength range, including but not limited to optical glass, borosilicate glass, Pyrex glass, ultraviolet quartz, infrared quartz, sapphire. In certain embodiments, the sample container is a glass with a wall having a zwitterion coating, such as, for example, a zwitterion silane coating (as described in the experimental section below). The sample container may be a plastic such as, for example, polycarbonate, polyvinyl chloride (PVC), polyurethane, polyether, polyamide, polyimide, or a copolymer of these thermoplastics, including polyester, eg PETG (glycol) among other polymer plastic materials. Polyethylene of interest, which can be formed from modified polyethylene terephthalate, etc., is based on poly (ethylene terephthalate) (PET), bottle grade PET (monoethylene glycol, terephthalic acid, and other commonomers such as isophthalic acid, cyclohexene dimethanol). Poly (alkylene terephthalate) such as poly (butylene terephthalate) (PBT), and poly (hexamethylene terephthalate); poly (ethylene adipate), poly (1,4-butylene adipate), poly (hexa). Poly (alkylene adipate) such as methylene adipate; poly (alkylene svelate) such as poly (ethylene svelate); poly (alkylene sebacate) such as poly (ethylene sebacate); poly (ε-caprolactone) and poly (ε-caprolactone) β-Propiolactone); Poly (alkylene isophthalate) such as poly (ethylene isophthalate); Poly (alkylene 2,6-naphthalenedicarboxylate) such as poly (ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate); Poly Poly (alkylene sulfonyl-4,4'-dibenzoate) such as (ethylene sulfonyl-4,4'-dibenzoate); poly (p-phenylene alkylene dicarboxylate) such as poly (p-phenylene ethylene dicarboxylate) Poly (trans-1,4-cyclohexanediylalkylene dicarboxylate) such as poly (trans-1,4-cyclohexanediylethylene dicarboxylate); poly (1,4-cyclohexane-dimethyleneethylene dicarboxylate) etc. Poly (1,4-cyclohexane-dimethylenealkylenedicarboxylate); poly ([2.2.2]-bicyclooctane-1,4-dimethyleneethylenedicarboxylate) and other polys ([2.2.2]-bicyclo Octane-1,4-dimethylenealkylene dicarboxylate); (S)-polylactice, (R, S)-polylactice, poly (tetramethylglycolide), and poly (lactide-co-glycolide) lactic acid polymers And Copolymers; Polycarbonate of Bisphenol A, 3,3'-Dimethyl Bisphenol A, 3,3', 5,5'-Tetrachlorobisphenol A, 3,3', 5,5'-Tetramethylbisphenol A; Poly (p) -Polycarbonates such as phenylene terephthalamide); polyesters such as polyethylene terephthalate, such as Mylar ™ polyethylene terephthalate, may include, but are not limited to.
複数の態様において、サンプルホルダーは、例えば、150nm~1400nm、200nm~1300nm、250nm~1200nm、300nm~1100nm、350nm~1000nm、400nm~900nmなど、および500nm~800nm、例えば532nmを含む100nm~1500nmの範囲の光を通すことができる。 In multiple embodiments, the sample holder ranges from 100 nm to 1500 nm including, for example, 150 nm to 1400 nm, 200 nm to 1300 nm, 250 nm to 1200 nm, 300 nm to 1100 nm, 350 nm to 1000 nm, 400 nm to 900 nm, and 500 nm to 800 nm, such as 532 nm. Can pass the light of.
上で概要を述べたように、方法は、第1の照射強度および第2の照射強度で単色光源を用いてサンプルを照射し、第1の照射強度および第2の照射強度で共鳴ラマン散乱の強度を判定する工程を含む。共鳴ラマン散乱を検出するために、対象の方法において関心対象のサンプルは、単色光源による照射に応じて共鳴ラマン散乱を示す化合物を含む。一部の態様において、化合物は、単色光源の入射照射周波数が化合物の電子遷移にエネルギーが近い発色団である。例えば、方法は、特定の場合において、例えば、90cm-1以下、80cm-1以下、70cm-1以下、60cm-1以下、50cm-1以下、40cm-1以下、30cm-1以下、25cm-1以下、20cm-1以下、15cm-1以下、10cm-1以下、5cm-1以下、4cm-1以下、3cm-1以下、2cm-1以下、1cm-1以下、0.5cm-1以下、0.1cm-1以下、0.05cm-1以下、0.01cm-1以下など、およびサンプル中の発色団の電子遷移から0.001cm-1以下の周波数を有する単色光源で照射する工程を含む、サンプル中の発色団の電子遷移から100cm-1以下の周波数を有する単色光源でサンプルを照射する工程を含む。 As outlined above, the method irradiates the sample with a monochromatic light source at the first and second irradiations and resonates Raman scattering at the first and second irradiations. Includes a step of determining strength. To detect resonant Raman scattering, the sample of interest in the method of interest comprises a compound that exhibits resonant Raman scattering upon irradiation with a monochromatic light source. In some embodiments, the compound is a chromophore whose incident irradiation frequency of a monochromatic light source is close in energy to the electronic transitions of the compound. For example, in certain cases, the method is, for example, 90 cm -1 or less, 80 cm -1 or less, 70 cm -1 or less, 60 cm -1 or less, 50 cm -1 or less, 40 cm -1 or less, 30 cm -1 or less, 25 cm -1 . Below, 20 cm -1 or less, 15 cm -1 or less, 10 cm -1 or less, 5 cm -1 or less, 4 cm -1 or less, 3 cm -1 or less, 2 cm -1 or less, 1 cm -1 or less, 0.5 cm -1 or less, 0.1 cm The chromophore in the sample, including the steps of irradiating with a monochromatic light source having a frequency of -1 or less, 0.05 cm -1 or less, 0.01 cm -1 or less, and 0.001 cm -1 or less from the electronic transition of the chromophore in the sample. Including the step of irradiating the sample with a monochromatic light source having a frequency of 100 cm -1 or less from the electronic transition of.
照射の波長と単色光源の種類(例えば、レーザー)とに応じて、対象の方法のサンプル中の発色団が異なり得る。一部の態様において、発色団は、レーザー照射に応じて共鳴ラマン散乱を示す疎水性化合物である。一部の場合において、発色団はカロテンまたはカロテノイドである。例えば、関心対象のカロテノイドは、カロテン(例えば、α-カロテン、β-カロテン、γ-カロテン、δ-カロテン、ε-カロテン、リコピンなど)およびキサントフィル(例えば、ルテイン、ゼアキサンチン、ネオキサンチン、ビオラキサンチン、フラボキサンチン、α-およびβ-クリプトキサンチンなど)を含むがこれらに限定されない。特定の態様において、発色団はリコピンである。 Depending on the wavelength of irradiation and the type of monochromatic light source (eg, laser), the chromophores in the sample of the method of interest may differ. In some embodiments, the chromophore is a hydrophobic compound that exhibits resonant Raman scattering in response to laser irradiation. In some cases, the chromophore is a carotene or carotenoid. For example, the carotenoids of interest are carotene (eg, α-carotene, β-carotene, γ-carotene, δ-carotene, ε-carotene, lycopene, etc.) and xanthophylls (eg, lutein, zeaxanthin, neoxanthin, violaxanthin, etc.). Fravoxanthin, α- and β-cryptoxanthin, etc.), but not limited to these. In certain embodiments, the chromophore is lycopene.
一部の態様において、発色団は、サンプル中の発色団の溶解度を高めるなどのために、サンプル中の別の成分に結合するものである。特定の場合において、発色団は疎水性であり、アルブミンタンパク質と非共有結合している。関心対象のアルブミンタンパク質は、ヒト血清アルブミン(HSA;遺伝子ID:213);ウシ血清アルブミン(BSA;遺伝子ID:280717);マウスアルブミン(遺伝子ID:11657);ラットアルブミン(遺伝子ID:24186);ヤギアルブミン(遺伝子ID:100860821);ロバアルブミン(遺伝子ID:106835108);ウマアルブミン(遺伝子ID:100034206);ラクダアルブミン(遺伝子ID:105080389または105091295)など、またはヒト血清アルブミン(HSA;遺伝子ID:213);ウシ血清アルブミン(BSA;遺伝子ID:280717);マウスアルブミン(遺伝子ID:11657);ラットアルブミン(遺伝子ID:24186);ヤギアルブミン(遺伝子ID:100860821);ロバアルブミン(遺伝子ID:106835108);ウマアルブミン(遺伝子ID:100034206);ラクダアルブミン(遺伝子ID:105080389または105091295)と少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、または100%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質を含むがこれに限定されない。 In some embodiments, the chromophore binds to another component in the sample, such as to increase the solubility of the chromophore in the sample. In certain cases, the chromophore is hydrophobic and is non-covalently bound to the albumin protein. Albumin proteins of interest are human serum albumin (HSA; gene ID: 213); bovine serum albumin (BSA; gene ID: 280717); mouse albumin (gene ID: 11657); rat albumin (gene ID: 24186); goat. Albumin (gene ID: 100860821); donkey albumin (gene ID: 106835108); horse albumin (gene ID: 1000034206); camel albumin (gene ID: 105080389 or 105091295), etc., or human serum albumin (HSA; gene ID: 213) Bovine serum albumin (BSA; gene ID: 280717); mouse albumin (gene ID: 11657); rat albumin (gene ID: 24186); goat albumin (gene ID: 100860821); donkey albumin (gene ID: 106835108); horse Albumin (gene ID: 1000034206); camel albumin (gene ID: 105080389 or 105091295) and at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, at least about 98%, at least about 99%, or It includes, but is not limited to, proteins having an amino acid sequence having 100% albumin sequence identity.
特定の態様において、本開示のサンプルは、2016年5月6日に出願された米国特許出願公開第2016/0324933号に記載されているものなど、アルブミンタンパク質と非共有結合している疎水性化合物(例えば、発色団)を含み、同米国特許出願公開の開示はその全体が参照により本明細書に組み入れられる。 In certain embodiments, the samples of the present disclosure are hydrophobic compounds that are non-covalently attached to an albumin protein, such as those described in US Patent Application Publication No. 2016/0324933, filed May 6, 2016. The disclosure of the publication of the US patent application, including (eg, chromogen), is incorporated herein by reference in its entirety.
対象の方法のサンプルはまた、フリーラジカルスカベンジャーを含み得る。本明細書において「フリーラジカルスカベンジャー」という用語は、組成物中のフリーラジカルと反応する、複合体を形成する、または組成物中のフリーラジカルを除去する化合物を指すその従来の意味で使用される。対象の方法のフリーラジカルスカベンジャーは、抗酸化物質、酸素スカベンジャー、ガスイオンスカベンジャー、ヒドロキシルラジカルスカベンジャーなどであり得る。特定の態様において、フリーラジカルスカベンジャーはビリルビンまたはその誘導体、例えばpH7.2で水溶性ではない非抱合型ビリルビンである。 Samples of the method of interest may also include free radical scavengers. As used herein, the term "free radical scavenger" is used in its conventional sense to refer to a compound that reacts with free radicals in a composition, forms a complex, or removes free radicals in a composition. .. Free radical scavengers of the method of interest can be antioxidants, oxygen scavengers, gas ion scavengers, hydroxyl radical scavengers and the like. In certain embodiments, the free radical scavenger is bilirubin or a derivative thereof, eg, unconjugated bilirubin that is not water soluble at pH 7.2.
一部の態様において、ビリルビンまたはその誘導体は、上記のアルブミンタンパク質などのタンパク質と非共有結合する。「非共有結合」という用語は、本明細書では、ビリルビンまたはその誘導体とタンパク質との相互作用を指す従来の意味で使用され、他のタイプの非共有結合の中でも、双極子-双極子結合、ファンデルワールス相互作用、イオン結合、イオン-双極子結合、水素結合を含み得る。一部の場合において、ビリルビンまたはその誘導体は、アルブミンタンパク質内に少なくとも部分的に位置する。特定の場合において、ビリルビンまたはその誘導体は、アルブミンタンパク質の結合部位に結合する。 In some embodiments, bilirubin or a derivative thereof non-covalently binds to a protein such as the albumin protein described above. The term "non-covalent" is used herein in the conventional sense to refer to the interaction of bilirubin or a derivative thereof with a protein, and among other types of non-covalent bonds, dipole-dipole bonds, It can include van der Waals interactions, ionic bonds, ionic-dipole bonds, and hydrogen bonds. In some cases, bilirubin or its derivatives are located at least partially within the albumin protein. In certain cases, bilirubin or its derivatives bind to the binding site of albumin protein.
フリーラジカルスカベンジャーは、例えば、0.005μM~4.9μM、0.01μM~4.8μM、0.05μM~4.7μM、0.1μM~4.6μM、0.5μM~4.5μM、0.75μM~4μMなど、および0.75μM~1.5μM、例えば0.75μM~1.25μMを含む0.001μM~5μMの範囲で変化する量でサンプル中に存在し得る。特定の場合において、フリーラジカルスカベンジャーはビリルビンまたはその誘導体であり、例えば、0.005μM~4.9μM、0.01μM~4.8μM、0.05μM~4.7μM、0.1μM~4.6μM、0.5μM~4.5μM、0.75μM~4μMなど、および0.75μM~1.5μM、例えば0.75μM~1.25μMを含む0.001μM~5μMの量でサンプル中に存在する。 Free radical scavengers are, for example, 0.005 μM to 4.9 μM, 0.01 μM to 4.8 μM, 0.05 μM to 4.7 μM, 0.1 μM to 4.6 μM, 0.5 μM to 4.5 μM, 0.75 μM to 4 μM, and 0.75 μM to 1.5 μM, It may be present in the sample in varying amounts ranging from 0.001 μM to 5 μM, including, for example, 0.75 μM to 1.25 μM. In certain cases, the free radical scavenger is bilirubin or a derivative thereof, eg 0.005 μM to 4.9 μM, 0.01 μM to 4.8 μM, 0.05 μM to 4.7 μM, 0.1 μM to 4.6 μM, 0.5 μM to 4.5 μM, 0.75 μM. It is present in the sample in an amount of 0.001 μM to 5 μM, including up to 4 μM and 0.75 μM to 1.5 μM, eg 0.75 μM to 1.25 μM.
一部の態様において、サンプルは還元物質を含む。本明細書において「還元物質」という用語は、酸化還元化学反応において別の化学種に対して電子を失う(「または供与する」)化合物を指すその従来の意味で使用される。特定の態様において、還元物質はグルタチオンまたはその誘導体である。 In some embodiments, the sample comprises a reducing material. As used herein, the term "reducing substance" is used in its conventional sense to refer to a compound that loses (or "donates") electrons to another species in a redox chemical reaction. In certain embodiments, the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
還元物質は、0.001mg/mL~10mg/mLの範囲で変化する量でサンプル中に存在し得、0.005mg/mL~9mg/mL、0.01mg/mL~8mg/mL、0.05mg/mL~7mg/mL、0.1mg/mL~6mg/mLなど、例えば0.1mg/mL~1mg/mLである。特定の場合において、還元物質は、グルタチオンまたはその誘導体であり、0.001mg/mL~10mg/mLの量でサンプル中に存在し得、0.005mg/mL~9mg/mL、0.01mg/mL~8mg/mL、0.05mg/mL~7mg/mL、0.1mg/mL~6mg/mLなど、例えば0.1mg/mL~1mg/mLである。 The reducing substance can be present in the sample in varying amounts ranging from 0.001 mg / mL to 10 mg / mL, 0.005 mg / mL to 9 mg / mL, 0.01 mg / mL to 8 mg / mL, 0.05 mg / mL to 7 mg. For example, 0.1 mg / mL to 1 mg / mL, such as / mL and 0.1 mg / mL to 6 mg / mL. In certain cases, the reducing substance is glutathione or a derivative thereof and may be present in the sample in an amount of 0.001 mg / mL-10 mg / mL, 0.005 mg / mL-9 mg / mL, 0.01 mg / mL-8 mg /. mL, 0.05 mg / mL to 7 mg / mL, 0.1 mg / mL to 6 mg / mL, etc., for example, 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
一部の態様において、サンプルは架橋物質を含む。一部の場合において、架橋物質は、ジスルフィドクロスリンカー(例えば、ジスルフィド結合をタンパク質上のシステイン基と交換するジスルフィド連結を有する化合物)であり得る。一部の場合において、架橋物質は、1つまたは複数のジスルフィド連結を有するグルタミン酸誘導体などのグルタミン酸誘導体であるコアを有する。特定の態様において、架橋物質は式(I):
の化合物であり、式中、
R1およびR2は、水素、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアルキル、置換ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換ヘテロシクロアルキル、ヘテロアリール、および置換ヘテロアリールから独立に選択され、
X1およびX2は、N、O、またはSから独立に選択され、
R3は、水素、アルキル、置換アルキル、アミノ、ハロゲン、シアノ、アルコール、またはアルコキシである。
In some embodiments, the sample comprises a cross-linking material. In some cases, the cross-linking material can be a disulfide crosslinker (eg, a compound having a disulfide link that exchanges a disulfide bond with a cysteine group on a protein). In some cases, the cross-linking material has a core that is a glutamic acid derivative, such as a glutamic acid derivative with one or more disulfide linkages. In certain embodiments, the cross-linking material is of formula (I) :.
In the formula,
R 1 and R 2 are from hydrogen, alkyl, substituted alkyl, cycloalkyl, substituted cycloalkyl, aryl, substituted aryl, heteroalkyl, substituted heteroalkyl, heterocycloalkyl, substituted heterocycloalkyl, heteroaryl, and substituted heteroaryl. Selected independently,
X 1 and X 2 are selected independently of N, O, or S,
R 3 is hydrogen, alkyl, substituted alkyl, amino, halogen, cyano, alcohol, or alkoxy.
一部の態様において、R1およびR2はヘテロアリールであり、X1およびX2はNであり、R3はアミノである。 In some embodiments, R 1 and R 2 are heteroaryl, X 1 and X 2 are N, and R 3 is amino.
特定の態様において、架橋物質は式(DS-1)
の化合物である。
In certain embodiments, the cross-linking material is of formula (DS-1).
It is a compound of.
架橋物質は、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が、例えば1:9~9:1、1:8~8:1、1:7~7:1、1:6~6:1、1:5~5:1、1:4~4:1、1:3~3:1など、および1:2~2:1を含む、1:10~10:1である量でサンプル中に存在し得る。特定の態様において、対象の方法のサンプルにおいて架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比は約1:2である。特定の態様によれば、方法は以下の工程を含む。単色光源によって複数の強度にわたってサンプルを一定期間照射する工程、ならびに共鳴ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度の変化率を判定する工程。これらの態様において、サンプルは、例えば、10秒~1500秒、30秒~1400秒、45秒~1300秒、60秒~1200秒、120秒~1000秒、200秒~800秒など、および400秒~600秒を含む任意の所望の期間照射され得る。一部の態様において、共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率が計算される。他の態様において、単色光源(例えば、レーザー)による照射強度の正規化された変化率も計算される。 The cross-linking substance has a molar ratio of cross-linking substance: albumin protein, for example, 1: 9 to 9: 1, 1: 8 to 8: 1, 1: 7 to 7: 1, 1: 6 to 6: 1, 1: 5. May be present in the sample in an amount of 1:10 to 10: 1, including ~ 5: 1, 1: 4 to 4: 1, 1: 3 to 3: 1, etc., and 1: 2 to 2: 1. .. In certain embodiments, the molar ratio of cross-linking material: albumin protein in the sample of the method of interest is approximately 1: 2. According to a particular aspect, the method comprises the following steps: The step of irradiating a sample over a period of time with a monochromatic light source, and the step of determining the rate of change of one or more of the resonance Raman scattering and fluorescence scattering. In these embodiments, the sample is, for example, 10 seconds to 1500 seconds, 30 seconds to 1400 seconds, 45 seconds to 1300 seconds, 60 seconds to 1200 seconds, 120 seconds to 1000 seconds, 200 seconds to 800 seconds, and 400 seconds. It can be irradiated for any desired period, including up to 600 seconds. In some embodiments, a normalized rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering is calculated. In another embodiment, a normalized rate of change in irradiation intensity from a monochromatic light source (eg, a laser) is also calculated.
特定の態様において、方法は、サンプルとサンプルホルダー(例えば、サンプル容器の壁)の表面との界面においてサンプルを(例えば、上記のようにコリメーターを用いて単色光源を集束させることにより)照射する工程を含む。「界面」は、サンプルホルダーの表面(例えば、容器の壁)がサンプルと接触する空間を意味する。複数の態様において、対象の方法において単色光源によって照射される界面は、容器の壁の表面(すなわち、サンプルが容器と接触する場所)から約0.01mm~2mmに渡り得、例えば、0.02mm~1.9mm、0.03mm~1.8mm、0.04mm~1.7mm、0.05mm~1.6mm、0.06mm~1.5mm、0.07mm~1.4mm、0.08mm~1.3mm、0.09mm~1.2mm、0.1mm~1mm、例えば、サンプルホルダー(例えば、容器の壁)の表面から0.2mmなどである。これらの態様において、サンプルホルダー(例えば、ガラスバイアル)は、実質的に静止状態に維持され(例えば、振動、撹拌などがない)、単色光源によって照射される界面液層の速度は、ほぼゼロまたはゼロである。例えば、単色光源によって照射される界面サンプル層の液体速度は、例えば、10-3cm3/秒以下、10-4cm3/秒以下、10-5cm3/秒、10-6cm3/秒、10-7cm3/秒以下、10-8cm3/秒以下、10-9cm3/秒以下など、および10-10cm3/秒以下を含む10-2cm3/秒以下であり得る。特定の態様において、対象の方法において単色光源によって照射される界面層におけるサンプルの速度は0cm3/秒である。 In certain embodiments, the method irradiates the sample (eg, by focusing a monochromatic light source with a collimator as described above) at the interface between the sample and the surface of the sample holder (eg, the wall of the sample container). Including the process. "Interface" means the space where the surface of the sample holder (eg, the wall of the container) comes into contact with the sample. In some embodiments, the interface illuminated by the monochromatic light source in the method of interest can range from about 0.01 mm to 2 mm from the surface of the wall of the container (ie, where the sample contacts the container), eg 0.02 mm to 1.9. mm, 0.03mm-1.8mm, 0.04mm-1.7mm, 0.05mm-1.6mm, 0.06mm-1.5mm, 0.07mm-1.4mm, 0.08mm-1.3mm, 0.09mm-1.2mm, 0.1mm-1mm, for example , 0.2 mm from the surface of the sample holder (eg, the wall of the container). In these embodiments, the sample holder (eg, a glass vial) remains substantially stationary (eg, no vibration, agitation, etc.) and the rate of the interface liquid layer irradiated by the monochromatic light source is near zero or It is zero. For example, the liquid velocity of the interface sample layer illuminated by a monochromatic light source is, for example, 10 -3 cm 3 / sec or less, 10 -4 cm 3 / sec or less, 10 -5 cm 3 / sec, 10 -6 cm 3 /. In 10 -2 cm 3 / sec or less, including 10 -7 cm 3 / sec or less, 10 -8 cm 3 / sec or less, 10 -9 cm 3 / sec or less, and 10 -10 cm 3 / sec or less. possible. In certain embodiments, the sample velocity in the interface layer illuminated by a monochromatic light source in the method of interest is 0 cm 3 / sec.
方法はまた、第1の照射強度から第2の照射強度への照射強度の変化に応じた共鳴ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度の変化率を計算すること、ならびに共鳴ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度の変化率を単色光源による照射強度の変化率と比較することにより、サンプルの分光応答を判定する工程を含む。一部の態様において、サンプルの分光応答は、サンプルの物理的経時変化を示す。他の態様において、サンプルの分光応答は、サンプルの化学的経時変化を示す。さらに他の態様において、サンプルの分光応答は、サンプル中の活発に代謝している微生物の存在を示す。 The method also calculates the rate of change of one or more of the resonance Raman scattering and fluorescence scattering in response to the change in irradiation intensity from the first irradiation intensity to the second irradiation intensity, and the resonance Raman. It comprises the step of determining the spectral response of a sample by comparing the rate of change in intensity of one or more of the scattering and fluorescent scattering with the rate of change in irradiation intensity from a monochromatic light source. In some embodiments, the spectroscopic response of the sample indicates the physical time course of the sample. In another embodiment, the spectral response of the sample indicates the chemical aging of the sample. In yet another embodiment, the spectroscopic response of the sample indicates the presence of actively metabolizing microorganisms in the sample.
複数の態様において、方法は以下の工程を含む。単色光源によって複数の強度にわたってサンプルを一定期間照射する工程、共鳴ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度の変化率を判定する工程、ならびに正味信号を判定するために、共鳴ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度の変化率を、単色光源による正規化された照射強度の変化率と比較する工程。正味信号を計算する工程において、方法は以下の工程をさらに含み得る。共鳴ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度の正規化された変化率と、照射強度の正規化された変化率とを計算する工程、ならびに正味の信号を判定するために、共鳴ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度の正規化された変化率を、照射強度の正規化された変化率と比較する工程。 In a plurality of embodiments, the method comprises the following steps. The step of irradiating a sample over a period of time with a monochromatic light source, the step of determining the rate of change of one or more of the resonance Raman scattering and the fluorescence scattering, and the resonance Raman scattering to determine the net signal. And the step of comparing the rate of change of one or more of the fluorescence scattering with the rate of change of the normalized irradiation intensity by a monochromatic light source. In the step of calculating the net signal, the method may further include the following steps: Resonance The step of calculating the normalized rate of change of one or more intensity of Raman scattering and fluorescence scattering and the normalized rate of change of irradiation intensity, and resonance to determine the net signal. The step of comparing the normalized rate of change of one or more of Raman scattering and fluorescent scattering with the normalized rate of change of irradiation intensity.
本開示の態様において、本明細書における「正規化された」という用語は、異なるスケールで測定された値を名目上共通のスケールに調整することを指すその従来の意味で使用される。例えば、正規化された値は、異なるデータセットに関して対応する正規化された値を比較できるようにし、総体的な影響の効果を失わせる。特定の態様において、正規化された変化率を判定することは、勾配(例えば、データセットの線形フィッティングの勾配)を時間=0で観測された絶対値で除することを含む。 In aspects of the present disclosure, the term "normalized" as used herein is used in its conventional sense to refer to adjusting values measured at different scales to a nominally common scale. For example, normalized values allow the corresponding normalized values to be compared for different datasets, eliminating the effect of the overall effect. In certain embodiments, determining the normalized rate of change involves dividing the gradient (eg, the gradient of the linear fitting of the dataset) by the absolute value observed at time = 0.
正規化された照射強度の範囲は、発色団および単色光源に応じて変わり得る。一部の態様において、単色光源はレーザーであり、レーザーの正規化された強度は、例えば、15%以上、25%以上、50%以上、75%以上、90%以上など、および99%以上を含む10%以上変化する。これらの態様において、レーザー強度の正規化された変化率は、例えば、-9×10-5毎秒から9×10-5毎秒、-8×10-5毎秒~8×10-5毎秒、-7×10-5毎秒~7×10-5毎秒、-6×10-5毎秒~6×10-5毎秒、-5×10-5毎秒~5×10-5毎秒、-4×10-5毎秒~4×10-5毎秒、-3×10-5毎秒~3×10-5毎秒、-2×10-5毎秒~2×10-5毎秒など、および-1×10-5毎秒~1×10-5毎秒を含む-10×10-5毎秒~10×10-5毎秒の範囲であり得る。共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率はまた、例えば、-9×10-5毎秒から9×10-5毎秒、-8×10-5毎秒~8×10-5毎秒、-7×10-5毎秒~7×10-5毎秒、-6×10-5毎秒~6×10-5毎秒、-5×10-5毎秒~5×10-5毎秒、-4×10-5毎秒~4×10-5毎秒、-3×10-5毎秒~3×10-5毎秒、-2×10-5毎秒~2×10-5毎秒など、および-1×10-5毎秒~1×10-5毎秒を含む-10×10-5毎秒~10×10-5毎秒の範囲で変わり得る。 The range of normalized intensity can vary depending on the chromophore and monochromatic light source. In some embodiments, the monochromatic light source is a laser, and the normalized intensity of the laser is, for example, 15% or more, 25% or more, 50% or more, 75% or more, 90% or more, and 99% or more. Changes by 10% or more including. In these embodiments, the normalized rate of change in laser intensity is, for example, -9 × 10 -5 per second to 9 × 10 -5 per second, -8 × 10 -5 per second to 8 × 10 -5 per second, -7. × 10 -5 every second to 7 × 10 -5 every second, -6 × 10 -5 every second to 6 × 10 -5 every second, -5 × 10 -5 every second to 5 × 10 -5 every second, -4 × 10 -5 every second ~ 4 x 10 -5 per second, -3 x 10 -5 per second ~ 3 x 10 -5 per second, -2 x 10 -5 per second ~ 2 x 10 -5 per second, etc., and -1 x 10 -5 per second ~ 1 x It can be in the range of -10 × 10 -5 per second to 10 × 10 -5 per second, including 10 -5 per second. The normalized rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering is also, for example, -9 × 10 -5 / s to 9 × 10 -5 / s, -8 × 10 -5 / s to 8 × 10 -5 / s, -7 ×. 10 -5 every second to 7 x 10 -5 every second, -6 x 10 -5 every second to 6 x 10 -5 every second, -5 x 10 -5 every second to 5 x 10 -5 every second, -4 x 10 -5 every second ~ 4 x 10 -5 per second, -3 x 10 -5 per second to 3 x 10 -5 per second, -2 x 10 -5 per second to 2 x 10 -5 per second, etc., and -1 x 10 -5 per second to 1 x 10 -5 including -5 per second -10 x 10 -5 per second to 10 x 10 -5 per second.
特定の態様による方法は、正味信号を用いてサンプル組成物を特徴づける工程を含む。例えば、サンプル組成物の変化を検出するため、または2つの組成物が等価な構成を有しているか異なる構成を有しているかを判定するために正味信号が使用され得る。特定の態様において、正味信号は、サンプル中に存在するガスの量を特徴づけるために使用される。他の態様において、正味信号は、活発に代謝している微生物がサンプル中に存在するか否かを判定するために使用され得る。 The method according to a particular embodiment comprises the step of characterizing the sample composition with a net signal. For example, a net signal can be used to detect changes in the sample composition or to determine if the two compositions have equivalent or different configurations. In certain embodiments, the net signal is used to characterize the amount of gas present in the sample. In other embodiments, the net signal can be used to determine if an actively metabolizing microorganism is present in the sample.
一態様において、方法は以下の工程を含む。単色光源(例えば、レーザー)によって複数の強度にわたって第1のサンプルを一定期間照射し、ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度における第1の変化率を判定する工程;ならびに単色光源によって複数の強度にわたって第2のサンプルを該一定期間照射し、第2のサンプルに関するラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度における変化率を判定する工程。第1のサンプルの正味信号は、共鳴ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度の正規化された変化率を、単色光源による第1のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することによって計算される。第2のサンプルの正味信号は、共鳴ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数の強度の正規化された変化率を、単色光源による第2のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することによって判定される。 In one aspect, the method comprises the following steps. The step of irradiating a first sample over a period of time with a monochromatic light source (eg, a laser) for a period of time to determine the first rate of change at one or more of the Raman and fluorescent scattering; and monochromatic light sources. A step of irradiating a second sample over a plurality of intensities over a period of time and determining the rate of change at one or more of the Raman and Fluorescent Scattering for the second sample. The net signal of the first sample is the normalized rate of change of the intensity of one or more of the resonant Raman and fluorescence scattering, and the normalized rate of change of the intensity of the first sample irradiated by a monochromatic light source. Calculated by comparing with. The net signal of the second sample is the normalized rate of change in the intensity of one or more of the resonant Raman and fluorescence scattering, and the normalized rate of change in the intensity of the second sample's irradiation with a monochromatic light source. It is determined by comparing with.
一部の態様において、第1のサンプルの正味信号と第2のサンプルの正味信号とは同じである。他の態様において、第1のサンプルの正味信号と第2のサンプルの正味信号とは異なる。一部の場合において、この差は、第1のサンプルと第2のサンプルとに存在するガス(例えば、二酸化炭素、酸素、メタン、窒素など)の量が異なることを示す。他の場合において、この差は、第1のサンプルと第2のサンプルとに存在するガスの種類が異なることを示す。さらに他の場合において、第1の正味信号と第2の正味信号との差は、可溶化ガス(すなわち、サンプル溶液に溶解したガス)の量が異なることを示す。 In some embodiments, the net signal of the first sample and the net signal of the second sample are the same. In other embodiments, the net signal of the first sample and the net signal of the second sample are different. In some cases, this difference indicates that the amount of gas (eg, carbon dioxide, oxygen, methane, nitrogen, etc.) present in the first and second samples is different. In other cases, this difference indicates that the types of gas present in the first sample and the second sample are different. In yet other cases, the difference between the first net signal and the second net signal indicates that the amount of solubilized gas (ie, the gas dissolved in the sample solution) is different.
共鳴ラマン散乱によりサンプル中の微生物の存在を判定する方法
本開示の局面はまた、共鳴ラマン散乱によりサンプル中の微生物(例えば、活発に代謝している微生物)の存在を判定する工程を含む。特定の態様による方法は以下の工程を含む。単色光源によって複数の強度にわたってサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算する工程;サンプルの共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源によるサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、サンプルの正味信号を計算する工程;およびサンプルの正味信号に基づいてサンプル中の微生物の存在を判定する工程。
Methods of Determining the Presence of Microorganisms in a Sample by Resonant Raman Scattering Aspects of the present disclosure also include determining the presence of microorganisms in a sample (eg, actively metabolizing microorganisms) by resonant Raman scattering. The method according to a particular embodiment includes the following steps. The step of irradiating a sample over a period of time with a monochromatic light source and calculating the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering for the first sample; the normalized rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering of the sample, the monochromatic source. The step of calculating the net signal of the sample by comparing it with the normalized rate of change of the irradiation intensity of the sample; and the step of determining the presence of microorganisms in the sample based on the net signal of the sample.
特定の態様による方法は以下の工程を含む。サンプルとリガンドを組み込んだアルブミンを含む試薬とをサンプルホルダーにおいて組み合わせる工程;不変の光強度または経時変化する光強度のいずれかでサンプルとサンプルホルダーの表面との界面において集束され、リガンドに吸収される単色光源でサンプルを照射する工程;複数の異なる時間に、照射されたサンプルからの散乱光を収集し、散乱光からのラマン信号および蛍光信号を測定する工程;サンプルに関するラマン信号および蛍光信号の強度の経時的な変化率を計算する工程;正味信号を取得するために、ラマン信号および蛍光信号の強度の計算された変化率を補正する工程;ならびに正味信号と1つまたは複数の所定の閾値との比較に基づいて、サンプル中の微生物の存在を判定する工程。 The method according to a particular embodiment includes the following steps. Combining a sample with an albumin-containing reagent containing a ligand in a sample holder; focused at the interface between the sample and the surface of the sample holder with either constant or time-varying light intensity and absorbed by the ligand. The process of irradiating a sample with a monochromatic light source; the process of collecting scattered light from the irradiated sample at multiple different times and measuring the Raman and fluorescent signals from the scattered light; the intensity of the Raman and fluorescent signals for the sample. The step of calculating the rate of change over time; the step of correcting the calculated rate of change in the intensity of the Raman and fluorescent signals to obtain the net signal; and with the net signal and one or more predetermined thresholds. The step of determining the presence of microorganisms in a sample based on the comparison of.
一部の場合において、ラマン信号および蛍光信号の強度の変化率を補正する工程は、標準サンプルからのスペクトル出力を特徴づける工程を含む。他の場合において、ラマン信号の強度の変化率を補正する工程は、試薬からの蛍光出力を特徴づける工程を含む。 In some cases, the step of correcting the rate of change in intensity of the Raman signal and the fluorescent signal comprises the step of characterizing the spectral output from the standard sample. In other cases, the step of correcting the rate of change in intensity of the Raman signal comprises the step of characterizing the fluorescence output from the reagent.
特定の態様において、ラマン信号および蛍光信号の強度の変化率を補正する工程は以下の工程を含む。標準参照サンプルからの合計出力の変化率を判定する工程;および、共鳴ラマン散乱の強度の変化率から、標準サンプルからの共鳴ラマン散乱の強度の変化率を減じたものとして、正味信号を計算する工程。 In a particular embodiment, the step of correcting the rate of change in the intensity of the Raman signal and the fluorescent signal includes the following steps. The step of determining the rate of change in total output from the standard reference sample; and the net signal is calculated as the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering minus the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering from the standard sample. Process.
他の態様において、ラマン信号および蛍光信号の強度の変化率を補正する工程は以下の工程を含む。標準参照サンプルからの蛍光散乱の強度の変化率を判定する工程;および、共鳴ラマン散乱の強度の変化率から、標準サンプルからの蛍光散乱の強度の変化率を減じたものとして、正味信号を計算する工程。 In another embodiment, the step of correcting the rate of change in the intensity of the Raman signal and the fluorescent signal includes the following steps. The step of determining the rate of change in the intensity of the fluorescent scattering from the standard reference sample; and the net signal calculated as the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering minus the rate of change in the intensity of the fluorescent scattering from the standard sample. Process to do.
特定の態様において、サンプルの正味信号が所定の閾値を超えた場合に、微生物が存在すると判定される。サンプル中の発色団(例えば、アルブミンと非共有結合したリコピン)および微生物に応じて、閾値は、例えば、-0.5~-1.0×10-5/秒、-1~-2×10-5/秒など、-0.5~-4×10-5/秒の範囲で変わり得、正味信号が1である場合の所定の閾値を含む。一部の態様において、1つまたは複数の所定の閾値は、臨床的感染サンプルの濃度の下限の量で接種物を含む1つまたは複数の対照サンプルに対して上記の方法を実施することにより設定される。一部の態様において、サンプルの正味信号が、例えば、5%以上、10%以上、15%以上、25%以上、50%以上、75%以上など、および90%以上を含む、閾値の数値の1%以上閾値を超えた場合、微生物がサンプル中に存在すると判定される。特定の場合において、サンプルの正味信号が、例えば、3倍以上、5倍以上など、および10倍以上を含む、閾値を2倍以上超えた場合、微生物がサンプルに存在すると判断される。 In certain embodiments, the presence of microorganisms is determined when the net signal of the sample exceeds a predetermined threshold. Depending on the chromophore (eg, lycopene non-covalently bound to albumin) and microorganisms in the sample, the thresholds are, for example, -0.5 to -1.0 x 10 -5 / sec, -1 to -2 x 10 -5 / sec. Etc., which can vary in the range of -0.5 to -4 × 10 -5 / sec and include a predetermined threshold when the net signal is 1. In some embodiments, one or more predetermined thresholds are set by performing the above method on one or more control samples containing the inoculum at the lower limit of the concentration of the clinically infected sample. Will be done. In some embodiments, the net signal of the sample is a threshold value that comprises, for example, 5% or more, 10% or more, 15% or more, 25% or more, 50% or more, 75% or more, and 90% or more. If the threshold is exceeded by 1% or more, it is determined that microorganisms are present in the sample. In certain cases, if the net signal of the sample exceeds the threshold by more than 2 times, including, for example, 3 times or more, 5 times or more, and 10 times or more, it is determined that the sample has microorganisms.
他の態様において、微生物の存在を判定することは、2つの異なるサンプルの正味信号を比較することを含む。一部の態様において、サンプルのうちの1つは、微生物を含まない参照サンプルである。これらの態様において、方法は以下の工程を含み得る。単色光源によって複数の強度にわたって第1のサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算する工程;第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第1のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第1のサンプルの正味信号を計算する工程;単色光源によって複数の強度にわたって第2のサンプルを該一定期間照射し、第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程;第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第2のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第2のサンプルの正味信号を計算する工程;ならびに第1のサンプルの正味信号を第2のサンプルの正味信号と比較することにより、第1のサンプルまたは第2のサンプルのうちの1つまたは複数における微生物の存在を判定する工程。 In other embodiments, determining the presence of a microorganism comprises comparing the net signals of two different samples. In some embodiments, one of the samples is a microbe-free reference sample. In these embodiments, the method may include the following steps. The step of irradiating the first sample over a period of time with a monochromatic light source and calculating the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering for the first sample; the normalized intensity of the resonant Raman scattering for the first sample. The step of calculating the net signal of the first sample by comparing the rate of change with the normalized rate of change of the irradiation intensity of the first sample by a monochromatic light source; the second sample over multiple intensities by a monochromatic light source. The step of determining the rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering with respect to the second sample by irradiating the sample for the fixed period; The step of calculating the net signal of the second sample by comparing it to the normalized rate of change of the irradiation intensity of the sample; and by comparing the net signal of the first sample with the net signal of the second sample. , The step of determining the presence of a microorganism in one or more of the first sample or the second sample.
一部の場合において、第2のサンプルの正味信号が第1のサンプルの正味信号よりも大きい場合、微生物が第2のサンプルに存在すると判定される。他の場合において、第1のサンプルの正味信号が第2のサンプルの正味信号よりも大きい場合、微生物が第1のサンプルに存在すると判定される。第1のサンプルが参照サンプルである場合、第2のサンプルの正味信号が参照サンプルの正味信号よりも大きい場合、微生物が第2のサンプルに存在すると判定される。 In some cases, if the net signal of the second sample is greater than the net signal of the first sample, it is determined that the microorganism is present in the second sample. In other cases, if the net signal of the first sample is greater than the net signal of the second sample, it is determined that the microorganism is present in the first sample. If the first sample is a reference sample and the net signal of the second sample is greater than the net signal of the reference sample, it is determined that the microorganism is present in the second sample.
蛍光によるサンプル中の微生物の存在を判定する方法
本開示の局面はまた、蛍光によりサンプル中の微生物(例えば、活発に代謝している微生物)の存在を判定する工程を含む。特定の態様による方法は以下の工程を含む。単色光源によりサンプルを一定期間照射し、該一定期間にわたってサンプルからの蛍光を検出する工程;サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照によって生成された蛍光の正規化された変化率と比較することにより、微生物の存在に起因する蛍光の変化率を計算する工程;および所定の閾値と比較したサンプルの蛍光の計算された変化に基づいて、サンプル中の微生物の存在を判定する工程。
Methods of Determining the Presence of Microorganisms in a Sample by Fluorescence The aspects of the present disclosure also include the step of determining the presence of microorganisms in a sample (eg, actively metabolizing microorganisms) by fluorescence. The method according to a particular embodiment includes the following steps. The step of irradiating a sample with a monochromatic light source for a period of time and detecting fluorescence from the sample over that period of time; a normalized rate of change in the intensity of the detected fluorescence produced by the sample of the fluorescence produced by the control. The step of calculating the rate of change in fluorescence due to the presence of microorganisms by comparing with the normalized rate of change; and the microorganisms in the sample based on the calculated changes in fluorescence of the sample compared to a given threshold. The process of determining the existence of.
一部の態様において、サンプルは単色光源により複数の強度にわたって照射される。サンプルおよび対照によって生成される蛍光は、3000cm-1など、2500cm-1~3500cm-1で検出される。複数の態様において、対照およびサンプルは、アルブミンタンパク質と非共有結合する疎水性化合物を含む試薬組成物を含む。対照サンプルは、一部の場合において、試薬組成物を含み、微生物を含まない組成物である。例えば、対照は、微生物の存在しないサンプルと同じ成分を有する組成物である。一部の態様において、対照は、試薬組成物の成分のみを含む。他の態様において、対照は、試薬組成物の成分と微生物を含まない血漿とを含む。 In some embodiments, the sample is irradiated with a monochromatic light source over multiple intensities. Fluorescence produced by the sample and control is detected at 2500 cm -1 to 3500 cm -1 , such as 3000 cm -1 . In some embodiments, the control and sample comprise a reagent composition comprising a hydrophobic compound that is non-covalently bound to an albumin protein. The control sample is, in some cases, a composition comprising a reagent composition and free of microorganisms. For example, the control is a composition having the same components as the sample in the absence of microorganisms. In some embodiments, the control comprises only the components of the reagent composition. In another embodiment, the control comprises components of the reagent composition and microorganism-free plasma.
信号雑音比を計算する方法
本開示の局面はまた、非線形共鳴ラマン分光法における信号雑音比を計算するための方法を含む。一部の態様において、信号雑音比は、以下の工程により計算される。単色光源によって複数の強度にわたって第1のサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程;第1の平均変化率を求めるために、第1のサンプルによる共鳴ラマン散乱の強度の平均変化率を計算する工程;第1の平均変化率の標準偏差を計算する工程;単色光源によって一定範囲の強度にわたって第2のサンプルを該一定期間照射し、第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程;第2の平均変化率を求めるために、第2のサンプルによる共鳴ラマン散乱の強度の平均変化率を計算する工程;第2の平均変化率の標準偏差を計算する工程;信号の平均変化率を求めるために、第1の平均変化率から第2の平均変化率を減ずる工程;信号の標準偏差を求めるために、第1の標準偏差と第2の標準偏差とを加える工程;および共鳴ラマン応答の信号雑音比を判定するために、信号の平均変化率を信号の標準偏差で除する工程。
Methods for Calculating Signal-to-noise Ratios Aspects of the present disclosure also include methods for calculating signal-to-noise ratios in nonlinear Resonance Raman spectroscopy. In some embodiments, the signal-to-noise ratio is calculated by the following steps. The step of irradiating the first sample over a period of time with a monochromatic light source and determining the rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering for the first sample; the first sample to determine the first average rate of change. The step of calculating the mean rate of change of the intensity of the resonance Raman scattering by; the step of calculating the standard deviation of the first mean rate of change; The step of determining the rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering for the sample; the step of calculating the average rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering by the second sample to determine the second average rate of change; the second average The process of calculating the standard deviation of the rate of change; the process of subtracting the second average rate of change from the first rate of change to determine the average rate of change of the signal; the first standard to determine the standard deviation of the signal. The step of adding the deviation and the second standard deviation; and the step of dividing the average rate of change of the signal by the standard deviation of the signal to determine the signal noise ratio of the resonance Raman response.
一部の態様において、第1のサンプルはアルブミンタンパク質と非共有結合した疎水性化合物を含み、第2のサンプルはアルブミンタンパク質と非共有結合した疎水性化合物および微生物を含む。例えば、第1のサンプルはアルブミンタンパク質と非共有結合したリコピンを含むことができ、第2のサンプルはアルブミンタンパク質と非共有結合したリコピンおよび微生物を含むことができる。 In some embodiments, the first sample comprises a hydrophobic compound non-covalently bound to an albumin protein and the second sample comprises a hydrophobic compound non-covalently bound to an albumin protein and a microorganism. For example, the first sample can contain lycopene non-covalently bound to albumin protein and the second sample can contain lycopene and microorganisms non-covalently bound to albumin protein.
特定の態様において、方法は以下の工程を含む。第1のサンプルおよび第2のサンプルを、ビリルビンまたはその誘導体などのフリーラジカルスカベンジャーと接触させることにより、信号雑音比を高める工程。特定の態様において、フリーラジカルスカベンジャー(例えば、ビリルビンまたはその誘導体)は、例えば、10%以上、15%以上、25%以上、50%以上、75%以上、90%以上、95%以上、1.5倍以上、2倍上、3倍以上、5倍以上など、および10倍以上を含む、5%以上、信号雑音比を高める。 In certain embodiments, the method comprises the following steps: The step of increasing the signal-to-noise ratio by contacting the first sample and the second sample with a free radical scavenger such as bilirubin or a derivative thereof. In certain embodiments, the free radical scavenger (eg, bilirubin or a derivative thereof) is, for example, 10% or more, 15% or more, 25% or more, 50% or more, 75% or more, 90% or more, 95% or more, 1.5 times. Increase the signal-to-noise ratio by 5% or more, including 2 times or more, 3 times or more, 5 times or more, and 10 times or more.
フリーラジカルスカベンジャーは、これらの態様において、例えば、0.005μM~4.9μM、0.01μM~4.8μM、0.05μM~4.7μM、0.1μM~4.6μM、0.5μM~4.5μM、0.75μM~4μMなど、および0.75μM~1.5μM、例えば0.75μM~1.25μMを含む、0.001μM~5μMの範囲で変化する量で存在し得る。特定の場合において、ビリルビンまたはその誘導体を、例えば、0.005μM~4.9μM、0.01μM~4.8μM、0.05μM~4.7μM、0.1μM~4.6μM、0.5μM~4.5μM、0.75μM~4μMなど、および0.75μM~1.5μM、例えば0.75μM~1.25μMを含む0.001μM~5μMの量で第1のサンプルおよび第2のサンプルと接触させる。 Free radical scavengers in these embodiments are, for example, 0.005 μM to 4.9 μM, 0.01 μM to 4.8 μM, 0.05 μM to 4.7 μM, 0.1 μM to 4.6 μM, 0.5 μM to 4.5 μM, 0.75 μM to 4 μM, and 0.75. It can be present in varying amounts in the range 0.001 μM to 5 μM, including μM to 1.5 μM, eg 0.75 μM to 1.25 μM. In certain cases, bilirubin or derivatives thereof can be used, for example, 0.005 μM to 4.9 μM, 0.01 μM to 4.8 μM, 0.05 μM to 4.7 μM, 0.1 μM to 4.6 μM, 0.5 μM to 4.5 μM, 0.75 μM to 4 μM, and the like. Contact with the first and second samples in an amount of 0.001 μM to 5 μM, including 0.75 μM to 1.5 μM, eg 0.75 μM to 1.25 μM.
フリーラジカルスカベンジャー(例えば、ビリルビンまたはその誘導体)の量に応じて、第1および第2のサンプルを照射する期間は、例えば、10秒~2000秒、30秒~1750秒、45秒~1500秒、60秒~1250秒、120秒~1000秒、200秒~800秒など、および400秒~600秒で変わる。一部の態様において、フリーラジカルスカベンジャー(例えば、ビリルビンまたはその誘導体)は、0.75μM~約1.25μMの範囲の量で第1のサンプルおよび第2のサンプル中に存在し、第1のサンプルおよび第2のサンプルは600秒~900秒の期間照射される。一例では、フリーラジカルスカベンジャー(例えば、ビリルビンまたはその誘導体)は、約1μMの量で第1のサンプルおよび第2のサンプル中に存在し、第1のサンプルおよび第2のサンプルは600秒~900秒の期間照射される。別の例において、フリーラジカルスカベンジャー(例えば、ビリルビンまたはその誘導体)は、約1.5μMの量で第1のサンプルおよび第2のサンプル中に存在し、第1のサンプルおよび第2のサンプルは900秒~1200秒の期間照射される。 Depending on the amount of free radical scavenger (eg, birylbin or a derivative thereof), the period of irradiation of the first and second samples is, for example, 10 seconds to 2000 seconds, 30 seconds to 1750 seconds, 45 seconds to 1500 seconds, It changes from 60 seconds to 1250 seconds, 120 seconds to 1000 seconds, 200 seconds to 800 seconds, etc., and 400 seconds to 600 seconds. In some embodiments, the free radical scavenger (eg, bilirubin or a derivative thereof) is present in the first and second samples in an amount ranging from 0.75 μM to about 1.25 μM, the first sample and the second. Sample 2 is irradiated for a period of 600 to 900 seconds. In one example, a free radical scavenger (eg, bilirubin or a derivative thereof) is present in the first and second samples in an amount of about 1 μM, with the first and second samples 600-900 seconds. Irradiated for the period of. In another example, a free radical scavenger (eg, bilirubin or a derivative thereof) is present in the first and second samples in an amount of about 1.5 μM, with the first and second samples being 900 seconds. Irradiated for a period of ~ 1200 seconds.
熱ドリフトについて補正するための方法
本開示の局面はまた、非線形共鳴ラマン分光法において単色光源の熱ドリフトについて補正するための方法を含む。一部の態様において、単色光源はレーザーであり、対象の方法は、非線形共鳴ラマン分光法におけるレーザーの熱ドリフトについて補正する。
Methods for Compensating for Thermal Drift The aspects of the present disclosure also include methods for compensating for thermal drift of monochromatic light sources in non-linear resonance Raman spectroscopy. In some embodiments, the monochromatic light source is a laser and the method of interest compensates for the thermal drift of the laser in nonlinear resonance Raman spectroscopy.
特定の態様において、方法は、単色光源が熱ドリフトを示すか否かを最初に判定する工程を含む。これらの態様において、方法は以下の工程を含む。単色光源によって複数の強度にわたって参照組成物を一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程であって、参照組成物が、単色光源による照射強度の変化に応じて共鳴ラマン散乱の強度に変化を示さない参照化合物を含む、照射および判定工程;ならびに単色光源が熱ドリフトを呈しているかを判定するために、参照組成物に関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を、単色光源による参照組成物の照射強度の変化率と比較することにより、参照組成物の正味信号を判定する工程。 In certain embodiments, the method comprises first determining whether or not the monochromatic light source exhibits thermal drift. In these embodiments, the method comprises the following steps: A step of irradiating a reference composition over a plurality of intensities with a monochromatic light source for a certain period of time to determine the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering . Irradiation and determination steps, including reference compounds that do not show a change in the intensity of the reference composition; A step of determining the net signal of the reference composition by comparing it with the rate of change of the irradiation intensity of the reference composition.
これらの態様において、参照組成物は、NIST較正標準SRM 2242などの、照射強度の変化に応じて共鳴ラマン散乱の強度の変化を示さない参照化合物を含む。 In these embodiments, the reference composition comprises a reference compound, such as NIST calibration standard SRM 2242, which does not show a change in the intensity of resonant Raman scattering in response to changes in irradiation intensity.
方法はまた、単色光源の熱ドリフトについて補正する工程を含む。レーザードリフトについて補正するために、方法は以下の工程を含み得る。単色光源によって複数の強度にわたってサンプルを一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程;補正係数を生成するために、参照組成物からの出力の変化率を判定する工程;および単色光源の熱ドリフトについて補正するために、サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の判定された変化率から補正係数を減ずる工程。 The method also comprises compensating for thermal drift of a monochromatic light source. To compensate for laser drift, the method may include the following steps: A step of irradiating a sample over a period of time with a monochromatic light source to determine the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering; a step of determining the rate of change in output from the reference composition to generate a correction factor; The step of reducing the correction factor from the determined rate of change of the intensity of the resonant Raman scattering for the sample in order to correct for the thermal drift of the monochromatic light source.
共鳴ラマン散乱を用いて抗微生物剤に対する微生物の感受性を特徴づけるための方法
本開示の局面はまた、共鳴ラマン散乱を用いて、抗微生物剤に対する微生物の感受性を判定するための方法を含む。一部の態様において、方法は、抗微生物剤の最小発育阻止濃度(MIC)(すなわち、微生物の増殖を阻止する抗微生物剤の最低濃度)を判定する工程を含む。他の態様において、方法は、抗微生物剤の最小殺菌濃度(MBC)(すなわち、微生物を殺すのに必要な抗微生物剤の最低濃度)を判定する工程を含む。
Methods for Characterizing Microbial Sensitivity to Antimicrobial Agents Using Resonant Raman Scattering Aspects of the present disclosure also include methods for determining the susceptibility of microorganisms to antimicrobial agents using resonant Raman scattering. In some embodiments, the method comprises determining the minimum inhibitory concentration (MIC) of the antimicrobial agent (ie, the minimum concentration of the antimicrobial agent that inhibits the growth of the microorganism). In another aspect, the method comprises determining the minimum bactericidal concentration (MBC) of the antimicrobial agent (ie, the minimum concentration of antimicrobial agent required to kill the microorganism).
複数の態様において、方法は以下の工程を含む。単色光源によって複数の強度にわたって、微生物および抗微生物剤をそれぞれ含む複数のサンプルを一定期間照射し、各照射されたサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程であって、各サンプルが同じ濃度の微生物および異なる濃度の抗微生物剤を含む、照射および判定工程;各サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による各サンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、各サンプルの正味信号を判定する工程;ならびに複数のサンプルの正味信号に基づいて、抗微生物剤に対する微生物の感受性を判定する工程。 In a plurality of embodiments, the method comprises the following steps. It is a step of irradiating a plurality of samples containing microorganisms and antimicrobial agents over a plurality of intensities with a monochromatic light source for a certain period of time, and determining the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering for each irradiated sample. Irradiation and determination steps, including the same concentration of microorganisms and different concentrations of antimicrobial agent; normalized changes in the intensity of resonance Raman scattering for each sample, normalized changes in the intensity of irradiation for each sample with a monochromatic light source. The step of determining the net signal of each sample by comparing with the rate; and the step of determining the susceptibility of the microorganism to the antimicrobial agent based on the net signal of multiple samples.
一部の態様において、方法は、各サンプルについて正味信号を比較する工程をさらに含む。例えば、各サンプルについて正味信号を比較する工程は、各サンプルの抗微生物剤の濃度の対数の関数として各サンプルの正味信号をプロットする工程を含み得る。これらの態様において、方法は以下の工程をさらに含み得る。正味信号の低下を示す抗微生物剤の濃度および正味信号の上昇を示す抗微生物剤の濃度のうちの1つまたは複数を判定する工程。一部の態様において、プロット上の正味信号の低下を最初に示す抗微生物剤の濃度は、微生物に対する抗微生物剤の最小発育阻止濃度(MIC)であると判定される。他の態様において、プロット上の正味信号の上昇を示す抗微生物剤の濃度は、微生物に対する抗微生物剤の最小殺菌濃度(MBC)であると判定される。一部の態様において、方法は、各サンプルの正味信号に基づいて各サンプル中の微生物の代謝活性を判定する工程を含む。例えば、方法は以下の工程を含み得る。代謝活性の低下を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程、または代謝活性の上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程。これらの態様において、抗微生物剤の最小発育阻止濃度は、微生物の代謝活性の低下を示す抗微生物剤の濃度であると判定され得る。抗微生物剤の最小殺菌濃度は、微生物の代謝活性の上昇を示す抗微生物剤の濃度であると判定され得る。 In some embodiments, the method further comprises comparing the net signal for each sample. For example, the step of comparing net signals for each sample may include plotting the net signal of each sample as a function of the logarithm of the concentration of antimicrobial agent in each sample. In these embodiments, the method may further comprise the following steps: A step of determining one or more of the concentration of an antimicrobial agent indicating a decrease in net signal and the concentration of an antimicrobial agent indicating an increase in net signal. In some embodiments, the concentration of antimicrobial agent that initially exhibits a decrease in the net signal on the plot is determined to be the minimum inhibitory concentration (MIC) of the antimicrobial agent against the microorganism. In another embodiment, the concentration of antimicrobial agent indicating an increase in the net signal on the plot is determined to be the minimum bactericidal concentration (MBC) of the antimicrobial agent against the microorganism. In some embodiments, the method comprises determining the metabolic activity of the microorganism in each sample based on the net signal of each sample. For example, the method may include the following steps. A step of determining the concentration of an antimicrobial agent indicating a decrease in metabolic activity, or a step of determining the concentration of an antimicrobial agent indicating an increase in metabolic activity. In these embodiments, the minimum inhibitory concentration of the antimicrobial agent can be determined to be the concentration of the antimicrobial agent that exhibits a decrease in the metabolic activity of the microorganism. The minimum bactericidal concentration of the antimicrobial agent can be determined to be the concentration of the antimicrobial agent that indicates an increase in the metabolic activity of the microorganism.
微生物の種類に応じて、関心対象の抗微生物剤は、抗菌剤、抗真菌剤、抗ウイルス剤、抗寄生虫薬、および抗微生物性駆除薬を含み得るがこれらに限定されない。適切な抗生物質は、シプロフロキサシン、ノルフロキサシン、オフロキサシン、エノキサシン、ペフロキサシン、フレロキサシン、エンロフロキサシン、マルボフロキサシン、サラフロキサシン、オルビフロキサシン、ダノフロキサシンなどのフルオロキノロン系、ストレプトマイシン、ネチルマイシン、カナマイシン、ネオマイシン、トブラマイシン、アミカシン、シソマイシン、リボスタマイシン、ジベカシン、フラマイセチン、ゲンタマイシンなどのアミノグリコシド系、ペニシリン、アンピシリン、アモキシシリン、ナフシリン、オキサシリン、およびチカルシリンなどのペニシリン系およびアミノペニシリン系、セフトリアキソン、セファレキシン、セファドロキシルなどのセファロスポリンおよびセフチオフルなどのセファロスポリン系、ペニシリンまたはアミノペニシリンと組み合わせて使用され得るクラブラン酸などのβ-ラクタム系、クラリスロマイシンおよびエリスロマイシンなどのマクロライド系、ならびにダクチノマイシン、クリンダマイシン、ナリジクス酸、クロラムフェニコール、リファンピン、クロファジミン、スペクチノマイシン、ポリミキシンB、コリスチン、ミノサイクリン、バンコマイシン、ハイグロマイシンBまたはC、フシジン酸、トリメトプリム、およびセフォタキシムなどの他の抗生物質を含むがこれらに限定されない。各サンプルバイアル中の抗微生物剤の濃度は、例えば、0.005μg/mL~900μg/mL、0.01μg/mL~800μg/mL、0.05μg/mL~700μg/mL、0.1μg/mL~500μg/mL、0.5μg/mL~250μg/mLなど、および1μg/mL~100μg/mLを含む0.001μg/mL~1000μg/mLの範囲で抗微生物剤の種類に応じて変わり得る。一部の態様において、サンプルにわたる抗微生物剤の量の範囲は、抗微生物剤の最小発育阻止濃度未満の濃度から抗微生物剤の最小殺菌濃度より高い濃度にまで及ぶ。例えば、抗微生物剤の量は、試験中のサンプルバイアルにおける量を増加することを含み得る。例えば、サンプルバイアルは、例えば、0.125μg/mL、0.25μg/mL、0.5μg/mL、1μg/mL、2μg/mL、4μg/mL、および8μg/mLの濃度など0.125μg/mL~8μg/mLの範囲の濃度の抗微生物剤を含み得る。 Depending on the type of microorganism, the antimicrobial agents of interest may include, but are not limited to, antibacterial agents, antifungal agents, antiviral agents, antiparasitic agents, and antimicrobial repellents. Suitable antibiotics are fluoroquinolones such as cyprofloxacin, norfloxacin, ofloxacin, enoxacin, penicillin, freroxacin, enlofloxacin, malvofloxacin, salafloxacin, orbifloxacin, danofloxacin, streptomycin, netylmycin, canamycin. , Neomycin, Tobramycin, Amicacin, Sisomycin, Ribostamycin, Dibecacin, Flamycetin, Gentamycin and other aminoglycosides, Penicillin, Ampicillin, Amoxycillin, Nafcillin, Oxacillin, and Ticarcillin and other penicillin and aminopenicillin, Ceftriaxons, Cephalosporins, Cephalosporins such as cephalosporins and cephalosporins such as cefthioflu, β-lactams such as clavillin which can be used in combination with penicillin or aminopenicillin, macrolides such as clarislomycin and erythromycin, and dactinomycin. , Clindamycin, Naridicic acid, Chloramphenicol, Riphanpin, Clofadimin, Spectinomycin, Polymixin B, Collistin, Minocillin, Bancomycin, Hyglomycin B or C, Fushidic acid, Trimethoprim, and Cefotaxim Including, but not limited to these. The concentration of the antimicrobial agent in each sample vial is, for example, 0.005 μg / mL to 900 μg / mL, 0.01 μg / mL to 800 μg / mL, 0.05 μg / mL to 700 μg / mL, 0.1 μg / mL to 500 μg / mL, It may vary depending on the type of antimicrobial agent, such as 0.5 μg / mL to 250 μg / mL, and 0.001 μg / mL to 1000 μg / mL containing 1 μg / mL to 100 μg / mL. In some embodiments, the range of antimicrobial agent amounts across the sample ranges from concentrations below the minimum inhibitory concentration of the antimicrobial agent to concentrations above the minimum bactericidal concentration of the antimicrobial agent. For example, the amount of antimicrobial agent may include increasing the amount in the sample vial under test. For example, the sample vial is 0.125 μg / mL-8 μg / mL, such as 0.125 μg / mL, 0.25 μg / mL, 0.5 μg / mL, 1 μg / mL, 2 μg / mL, 4 μg / mL, and 8 μg / mL concentrations. May contain an antimicrobial agent in a concentration in the range of.
本開示による抗微生物剤に対する微生物の感受性を特徴づけるための方法において、各サンプル中の微生物の量は同じであってもよく、10コロニー形成単位(CFU)以上であり得、例えば、11CFU以上、12CFU以上、13CFU以上、14CFU以上、15CFU以上、20CFU以上、25CFU以上など、および50CFU以上を含む。特定の態様において、方法は以下の工程を含み得る。所定量の微生物(例えば、100CFU)を有する微生物含有組成物を調製する工程、および等量の微生物含有組成物をサンプルのそれぞれにアリコートする工程。 In the method for characterizing the susceptibility of microorganisms to antimicrobial agents according to the present disclosure, the amount of microorganisms in each sample may be the same and may be 10 colony forming units (CFU) or greater, eg, 11 CFU or greater. Includes 12CFU and above, 13CFU and above, 14CFU and above, 15CFU and above, 20CFU and above, 25CFU and above, and 50CFU and above. In certain embodiments, the method may include the following steps: A step of preparing a microorganism-containing composition having a predetermined amount of microorganisms (for example, 100 CFU), and a step of aliquoting an equal amount of the microorganism-containing composition to each of the samples.
微生物および抗微生物剤は、特定の態様において、サンプルに単色光源を照射する前に、例えば、0.5分以上、1分以上、2分以上、5分以上、10分以上、15分以上、20分以上、30分以上、45分以上など、および60分以上を含む所定の期間インキュベートされる。例えば、抗微生物剤および微生物は、単色光源によって照射される前に、例えば、1分~55分、2分~50分、3分~45分、4分~40分、5分~35分など、および10分~30分、例えば20分を含む0.5分~60分の所定期間サンプル中でインキュベートされ得る。 Microorganisms and antimicrobial agents, in certain embodiments, may be used, for example, 0.5 minutes or longer, 1 minute or longer, 2 minutes or longer, 5 minutes or longer, 10 minutes or longer, 15 minutes or longer, 20 minutes before irradiating the sample with a monochromatic light source. Incubate for a predetermined period of time, including more than 30 minutes, more than 45 minutes, and more, and more than 60 minutes. For example, antimicrobial agents and microorganisms may be used, for example, 1 minute to 55 minutes, 2 minutes to 50 minutes, 3 minutes to 45 minutes, 4 minutes to 40 minutes, 5 minutes to 35 minutes, etc. before being irradiated by a monochromatic light source. , And can be incubated in the sample for a predetermined period of 0.5-60 minutes, including 10-30 minutes, eg 20 minutes.
蛍光分光法により抗微生物剤に対する微生物の感受性を特徴づけるための方法
本開示の局面はまた、蛍光分光法により抗微生物剤に対する微生物の感受性を判定するための方法を含む。一部の態様において、方法は、抗微生物剤の最小発育阻止濃度(MIC)(すなわち、微生物の増殖を阻止する抗微生物剤の最低濃度)を判定する工程を含む。他の態様において、方法は、抗微生物剤の最小殺菌濃度(MBC)(すなわち、微生物を殺すのに必要な抗微生物剤の最低濃度)を判定する工程を含む。
Methods for Characterizing Microbial Sensitivity to Antimicrobial Agents by Fluorescence Spectroscopy The aspects of the present disclosure also include methods for determining the susceptibility of microorganisms to antimicrobial agents by fluorescence spectroscopy. In some embodiments, the method comprises determining the minimum inhibitory concentration (MIC) of the antimicrobial agent (ie, the minimum concentration of the antimicrobial agent that inhibits the growth of the microorganism). In another aspect, the method comprises determining the minimum bactericidal concentration (MBC) of the antimicrobial agent (ie, the minimum concentration of antimicrobial agent required to kill the microorganism).
複数の態様において、方法は以下の工程を含む。単色光源によって、微生物および抗微生物剤をそれぞれのサンプルが有する複数のサンプルを一定期間照射し、該一定期間照射されたサンプルのそれぞれからの蛍光を検出する工程であって、各サンプルが同じ濃度の微生物および異なる濃度の抗微生物剤を有する、照射および検出工程;各サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照によって生成された蛍光の正規化された変化率と比較することにより、各サンプルにおける蛍光の変化率を計算する工程;ならびに複数のサンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて、抗微生物剤に対する微生物の感受性を判定する工程。一部の態様において、各サンプルは単色光源により複数の強度にわたって照射される。 In a plurality of embodiments, the method comprises the following steps. A step of irradiating a plurality of samples having a microorganism and an antimicrobial agent with a monochromatic light source for a certain period of time and detecting fluorescence from each of the samples irradiated for a certain period of time, wherein each sample has the same concentration. Irradiation and detection steps with microorganisms and different concentrations of antimicrobial agent; normalized rate of change in the intensity of the detected fluorescence produced by each sample, normalized rate of change in fluorescence produced by the control. The step of calculating the rate of change in fluorescence in each sample by comparison with; and the step of determining the susceptibility of the microorganism to the antimicrobial agent based on the calculated rate of change in fluorescence of multiple samples. In some embodiments, each sample is irradiated with a monochromatic light source over multiple intensities.
一部の態様において、方法は、各サンプルについて蛍光の計算された変化率を比較する工程をさらに含む。一部の場合において、比較する工程が、各サンプルの抗微生物剤の濃度の対数の関数として各サンプルの蛍光の計算された変化率をプロットする工程を含む。他の態様において、方法は、蛍光の変化率の低下または上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程をさらに含む。さらに他の態様において、方法は、各サンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて、各サンプル中の微生物の代謝活性を判定する工程をさらに含む。例えば、他の場合において、方法は、代謝活性の上昇または低下を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程を含む。 In some embodiments, the method further comprises comparing the calculated rate of change of fluorescence for each sample. In some cases, the step of comparison involves plotting the calculated rate of change in fluorescence of each sample as a function of the logarithm of the concentration of antimicrobial agent in each sample. In another aspect, the method further comprises determining the concentration of antimicrobial agent that exhibits a decrease or increase in the rate of change in fluorescence. In yet another embodiment, the method further comprises determining the metabolic activity of the microorganism in each sample based on the calculated rate of change in fluorescence of each sample. For example, in other cases, the method comprises determining the concentration of an antimicrobial agent that exhibits an increase or decrease in metabolic activity.
サンプルおよび対照によって生成される蛍光は、3000cm-1など、2500cm-1~3500cm-1で検出される。複数の態様において、対照およびサンプルは、アルブミンタンパク質と非共有結合する疎水性化合物を含む試薬組成物を含む。対照サンプルは、一部の場合において、試薬組成物を含み、微生物を含まない組成物である。例えば、対照は、微生物の存在しないサンプルと同じ成分を有する組成物である。一部の態様において、対照は、試薬組成物の成分のみを含む。他の態様において、対照は、試薬組成物の成分と微生物を含まない血漿とを含む。 Fluorescence produced by the sample and control is detected at 2500 cm -1 to 3500 cm -1 , such as 3000 cm -1 . In some embodiments, the control and sample comprise a reagent composition comprising a hydrophobic compound that is non-covalently bound to an albumin protein. The control sample is, in some cases, a composition comprising a reagent composition and free of microorganisms. For example, the control is a composition having the same components as the sample in the absence of microorganisms. In some embodiments, the control comprises only the components of the reagent composition. In another embodiment, the control comprises components of the reagent composition and microorganism-free plasma.
共鳴ラマン散乱を用いて未知の微生物の表現型を判定するための方法
本開示の局面はまた、共鳴ラマン散乱を用いて未知の微生物の表現型を判定するための方法を含む。一部の態様において、方法は、未知の微生物が反応性代謝産物(例えば、フリーラジカル含有代謝産物)を産生するか否かを判定する工程を含む。特定の態様において、代謝産物は、架橋と反応するか架橋を開裂することができる反応種である。
Methods for Determining the Expression of Unknown Microorganisms Using Resonant Raman Scattering Aspects of the present disclosure also include methods for determining the phenotype of unknown microorganisms using resonant Raman scattering. In some embodiments, the method comprises determining whether an unknown microorganism produces a reactive metabolite (eg, a free radical-containing metabolite). In certain embodiments, the metabolite is a reactive species capable of reacting with or cleaving the crosslinks.
複数の態様において、方法は以下の工程を含む。単色光源によって複数の強度にわたって、微生物、架橋物質、およびアルブミンタンパク質を含むサンプルを単色光源で一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を決定する工程;サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源によるサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、サンプルの正味信号を計算する工程;ならびにサンプルの正味信号に基づいて架橋開裂を判定する工程であって、架橋開裂の程度が微生物の表現型を示す、判定工程。特定の態様において、サンプルの正味信号の経時的な増加は、微生物がアルブミンタンパク質における1つまたは複数の架橋を開裂する代謝産物を産生することを示す。 In a plurality of embodiments, the method comprises the following steps. A step of irradiating a sample containing microorganisms, cross-linking substances, and albumin proteins with a monochromatic light source over a period of time with a monochromatic light source to determine the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering; normalizing the intensity of resonant Raman scattering for the sample. The step of calculating the net signal of the sample by comparing the normalized rate of change with the normalized rate of change of the irradiation intensity of the sample by a monochromatic light source; and the step of determining the cross-linking cleavage based on the net signal of the sample. A determination step in which the degree of cross-linking cleavage indicates the phenotype of the microorganism. In certain embodiments, an increase in the net signal of the sample over time indicates that the microorganism produces a metabolite that cleaves one or more crosslinks in the albumin protein.
例えば、関心対象の微生物が特定の態様においてペプチダーゼ酵素(例えば、グルタミン酸ペプチド結合を開裂するペプチダーゼ)を産生する場合、試験される微生物の種類に応じて、任意の適切な反応性架橋物質が使用され得る。一部の態様において、架橋物質は、ジスルフィドクロスリンカー(例えば、ジスルフィド結合をタンパク質と交換するジスルフィド連結を有する化合物)である。特定の場合において、架橋物質はまた、1つまたは複数のジスルフィド連結を有するグルタミン酸誘導体などのグルタミン酸誘導体でもある。特定の態様において、架橋物質は式(I):
の化合物であり、式中、
R1およびR2は、水素、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアルキル、置換ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換ヘテロシクロアルキル、ヘテロアリール、および置換ヘテロアリールから独立に選択され、
X1およびX2は、N、O、またはSから独立に選択され、
R3は、水素、アルキル、置換アルキル、アミノ、ハロゲン、シアノ、アルコール、またはアルコキシである。
For example, if the microorganism of interest produces a peptidase enzyme (eg, a peptidase that cleaves a glutamate peptide bond) in a particular embodiment, any suitable reactive cross-linking material is used, depending on the type of microorganism being tested. obtain. In some embodiments, the cross-linking material is a disulfide crosslinker (eg, a compound having a disulfide link that exchanges disulfide bonds with proteins). In certain cases, the cross-linking material is also a glutamic acid derivative, such as a glutamic acid derivative having one or more disulfide linkages. In certain embodiments, the cross-linking material is of formula (I) :.
In the formula,
R 1 and R 2 are from hydrogen, alkyl, substituted alkyl, cycloalkyl, substituted cycloalkyl, aryl, substituted aryl, heteroalkyl, substituted heteroalkyl, heterocycloalkyl, substituted heterocycloalkyl, heteroaryl, and substituted heteroaryl. Selected independently,
X 1 and X 2 are selected independently of N, O, or S,
R 3 is hydrogen, alkyl, substituted alkyl, amino, halogen, cyano, alcohol, or alkoxy.
一部の態様において、R1およびR2はヘテロアリールであり、X1およびX2はNであり、R3はアミノである。 In some embodiments, R 1 and R 2 are heteroaryl, X 1 and X 2 are N, and R 3 is amino.
特定の態様において、架橋物質は式(DS-1)
の化合物である。
In certain embodiments, the cross-linking material is of formula (DS-1).
It is a compound of.
架橋物質は、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が、例えば1:9~9:1、1:8~8:1、1:7~7:1、1:6~6:1、1:5~5:1、1:4~4:1、1:3~3:1など、および1:2~2:1を含む、1:10~10:1である量でサンプル中に存在し得る。特定の態様において、対象の方法のサンプルにおいて架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比は約1:2である。 The cross-linking substance has a molar ratio of cross-linking substance: albumin protein, for example, 1: 9 to 9: 1, 1: 8 to 8: 1, 1: 7 to 7: 1, 1: 6 to 6: 1, 1: 5. May be present in the sample in an amount of 1:10 to 10: 1, including ~ 5: 1, 1: 4 to 4: 1, 1: 3 to 3: 1, etc., and 1: 2 to 2: 1. .. In certain embodiments, the molar ratio of cross-linking material: albumin protein in the sample of the method of interest is approximately 1: 2.
蛍光分光法により未知の微生物の表現型を判定するための方法
本開示の局面はまた、蛍光分光法を用いて未知の微生物の表現型を判定するための方法を含む。一部の態様において、方法は、未知の微生物が反応性代謝産物(例えば、フリーラジカル含有代謝産物)を産生するか否かを判定する工程を含む。特定の態様において、代謝産物は、架橋と反応するか架橋を開裂することができる反応種である。
Methods for Determining the Expression of Unknown Microorganisms by Fluorescence Spectroscopy The aspects of the present disclosure also include methods for determining the phenotype of unknown microorganisms using fluorescence spectroscopy. In some embodiments, the method comprises determining whether an unknown microorganism produces a reactive metabolite (eg, a free radical-containing metabolite). In certain embodiments, the metabolite is a reactive species capable of reacting with or cleaving the crosslinks.
複数の態様において、方法は以下の工程を含む。微生物、架橋物質、およびアルブミンタンパク質を含むサンプルを一定期間単色光源で照射し、該一定期間にわたってサンプルからの蛍光を検出する工程;サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照によって生成された蛍光の正規化された変化率と比較することにより、蛍光の変化率を計算する工程;ならびにサンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて架橋開裂を判定する工程であって、架橋開裂の程度が微生物の表現型を示す、判定工程。一部の態様において、サンプルは単色光源により複数の強度にわたって照射される。 In a plurality of embodiments, the method comprises the following steps. A step of irradiating a sample containing a microorganism, a cross-linking substance, and an albumin protein with a monochromatic light source for a certain period of time to detect fluorescence from the sample over a certain period of time; a normalized change in the intensity of the detected fluorescence generated by the sample. The step of calculating the rate of change in fluorescence by comparing the rate to the normalized rate of change in fluorescence produced by the control; and the step of determining cross-linking cleavage based on the calculated rate of change in fluorescence of the sample. A determination step in which the degree of cross-linking cleavage indicates the phenotype of the microorganism. In some embodiments, the sample is irradiated with a monochromatic light source over multiple intensities.
サンプルおよび対照によって生成される蛍光は、3000cm-1など、2500cm-1~3500cm-1で検出される。複数の態様において、対照およびサンプルは、アルブミンタンパク質と非共有結合する疎水性化合物を含む試薬組成物を含む。対照サンプルは、一部の場合において、試薬組成物を含み、微生物を含まない組成物である。例えば、対照は、微生物の存在しないサンプルと同じ成分を有する組成物である。一部の態様において、対照は、試薬組成物の成分のみを含む。他の態様において、対照は、試薬組成物の成分と微生物を含まない血漿とを含む。 Fluorescence produced by the sample and control is detected at 2500 cm -1 to 3500 cm -1 , such as 3000 cm -1 . In some embodiments, the control and sample comprise a reagent composition comprising a hydrophobic compound that is non-covalently bound to an albumin protein. The control sample is, in some cases, a composition comprising a reagent composition and free of microorganisms. For example, the control is a composition having the same components as the sample in the absence of microorganisms. In some embodiments, the control comprises only the components of the reagent composition. In another embodiment, the control comprises components of the reagent composition and microorganism-free plasma.
非線形共鳴ラマン分光法のためのシステム
本開示の局面はまた、非線形共鳴ラマン分光法のためのシステムを含む。特定の態様によるシステムは、単色光源と、共鳴ラマン散乱を検出するための検出器と、プロセッサとを含み、プロセッサはプロセッサに動作可能に連結されたメモリを含み、メモリは命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、第1の照射強度および第2の照射強度で単色光源を用いてサンプルを照射すること;第1の照射強度および第2の照射強度における共鳴ラマン散乱の強度を判定すること;第1の照射強度から第2の照射強度への照射強度の変化に応じた共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算すること;ならびにサンプルの共鳴ラマン応答を判定するために、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を単色光源による照射強度の変化率と比較することをプロセッサに実施させる。関心対象のシステムはまた、(a)単色光源と、(b)光学調整コンポーネントと、(c)光検出器と、(d)プロセッサと、を含むシステムであって、プロセッサはプロセッサに動作可能に連結されたメモリを含み、メモリは命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、単色光源を第1の照射強度および第2の照射強度でサンプルホルダー中のサンプルに所定期間照射すること;光検出器を用いてサンプルからの散乱光を測定すること;第1の照射強度および第2の照射強度における共鳴ラマン散乱および蛍光散乱の強度を判定すること;共鳴ラマン散乱の強度および蛍光散乱の強度の変化率を計算すること;ならびに正味信号を取得するために、共鳴ラマン散乱の強度および蛍光散乱の強度の変化率を補正することをプロセッサに実施させる。
Systems for Nonlinear Resonance Raman spectroscopy Aspects of the present disclosure also include systems for nonlinear Resonance Raman spectroscopy. The system according to a particular embodiment includes a monochromatic light source, a detector for detecting resonance Raman scattering, and a processor, the processor including a memory operably attached to the processor, and the memory stores instructions. , The instruction is to irradiate the sample with a monochromatic light source at the first and second irradiation intensities when executed by the processor; resonance Raman scattering at the first and second irradiation intensities. To determine the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering in response to the change in irradiation intensity from the first irradiation intensity to the second irradiation intensity; and to determine the resonance Raman response of the sample. In addition, the processor is made to compare the rate of change of the intensity of the resonance Raman scattering with the rate of change of the irradiation intensity by the monochromatic light source. The system of interest is also a system that includes (a) a monochromatic light source, (b) an optical tuning component, (c) an optical detector, and (d) a processor, which can be operated by the processor. Containing concatenated memory, the memory stores instructions, which, when executed by the processor, send a monochromatic light source to the sample in the sample holder with a first and second fluorescence intensity for a given period of time. Irradiation; Measuring scattered light from the sample using an optical detector; Determining the intensity of resonance Raman and fluorescence scattering at the first and second irradiation intensities; Intensity of resonance Raman scattering. And to calculate the rate of change in the intensity of the fluorescence scattering; and to have the processor correct for the intensity of the resonance Raman scattering and the rate of change in the intensity of the fluorescence scattering in order to obtain the net signal.
上で概要を述べたように、システムは1つまたは複数の単色光源を含む。複数の態様において、関心対象の単色光源は、例えば、25nm以下、20nm以下、15nm以下、10nm以下、5nm以下の範囲など、および2nm以下を含む、狭い波長範囲を有する光を出力する。特定の態様において、単色光源は、単一波長の光を出力する。一部の場合において、単色光源は単一波長レーザーである。他の場合において、単色光源は単一波長LEDである。 As outlined above, the system includes one or more monochromatic light sources. In a plurality of embodiments, the monochromatic light source of interest outputs light having a narrow wavelength range, including, for example, 25 nm or less, 20 nm or less, 15 nm or less, 10 nm or less, 5 nm or less, and 2 nm or less. In certain embodiments, the monochromatic light source outputs light of a single wavelength. In some cases, the monochromatic light source is a single wavelength laser. In other cases, the monochromatic light source is a monochromatic LED.
特定の態様において、光源は、照射帯域幅を単一波長に狭める光学調整コンポーネントと光通信する広帯域光源である。例えば、対象の方法による共鳴ラマン分光法のためのサンプルの単色光照射は、1つまたは複数の光学バンドパスフィルター、回折格子、モノクロメーター、またはそれらの任意の組み合わせに結合された広帯域光源を使用して、例えば、広帯域ハロゲンランプ、重水素アークランプ、キセノンアークランプ、安定化ファイバー結合型広帯域光源、連続スペクトルの広帯域LED、スーパールミネッセント発光ダイオード、半導体発光ダイオード、広域スペクトルLED白色光源、またはマルチLED型白色光源などを使用して実現することができる。 In certain embodiments, the light source is a broadband light source that optically communicates with an optical conditioning component that narrows the irradiation bandwidth to a single wavelength. For example, monochromatic light irradiation of a sample for resonance Raman spectroscopy by the method of interest uses a broadband light source coupled to one or more optical bandpass filters, diffraction grids, monochrome meters, or any combination thereof. And, for example, wideband halogen lamps, heavy hydrogen arcclamps, xenon arcclamps, stabilized fiber coupled wideband light sources, continuous spectrum wideband LEDs, super luminescent light emitting diodes, semiconductor light emitting diodes, wide area spectrum LED white light sources, or This can be achieved by using a multi-LED white light source or the like.
特定の態様において、システムはレーザーを含む。一部の場合において、レーザーは連続波レーザーである。他の場合において、レーザーはパルスレーザーである。特定の場合において、レーザーは、紫外線ダイオードレーザー、可視光ダイオードレーザー、および近赤外線ダイオードレーザーなどのダイオードレーザーである。一部の場合において、単色光源は、例えば、405nm~875nm、450nm~800nm、500nm~650nmなど、および525nm~625nmを含む375nm~1000nmの波長の光を出力するダイオードレーザーである。他の場合において、レーザーは固体レーザーなどのパルスレーザーである。特定の場合において、単色光源は、例えば、405nm~875nm、450nm~800nm、500nm~650nmなど、および525nm~625nmを含む、375nm~1000nmの波長の光を出力する固体レーザーである。他の適切なレーザーは、他のレーザータイプの中でも、ヘリウムネオン(HeNe)レーザー、アルゴンレーザー、クリプトンレーザー、キセノンイオンレーザー、窒素レーザー、二酸化炭素レーザー、一酸化炭素レーザー、エキシマレーザー、フッ化水素レーザー、フッ化重水素レーザー、酸素ヨウ素レーザー、気相ヨウ素レーザー、ヘリウムカドミウムレーザー、ヘリウム水銀レーザー、ヘリウム銀レーザー、ストロンチウム蒸気レーザー、ネオン銅レーザー、銅蒸気レーザー、金蒸気レーザー、マンガン蒸気レーザー、ルビーレーザー、Nd:YAGレーザー、NdCrYAGレーザー、Er:YAGレーザー、Nd:YLFレーザー、Nd:YVO4レーザー、Nd:YCa4O(BO3)3レーザー、Nd:ガラスレーザー、チタンサファイアレーザー、ツリウムYAGレーザー、イッテルビウムYAGレーザー、Yb2O3レーザー、イッテルビウム添加ガラスレーザー、ホルミウムYAGレーザー、クロムZnSeレーザー、セリウム添加フッ化リチウム・ストロンチウム・アルミニウムレーザー、プロメチウム147添加リン酸塩ガラスレーザー、クロム添付クリソベリルレーザー、エルビウム添加およびエルビウムイッテルビウム共添加ガラスレーザー、三価ウラン添加フッ化カルシウムレーザー、サマリウム添加フッ化カルシウムレーザー、GaNレーザー、InGaNレーザー、AlGaInPレーザー、AlGaAsレーザー、InGaAsPレーザーを含み得るがこれらに限定されない。特定の態様において、単色光源は、532nmの光を出力する2倍波ネオジウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネットである。 In certain embodiments, the system comprises a laser. In some cases, the laser is a continuous wave laser. In other cases, the laser is a pulsed laser. In certain cases, the laser is a diode laser such as an ultraviolet diode laser, a visible light diode laser, and a near infrared diode laser. In some cases, the monochromatic light source is a diode laser that outputs light at wavelengths from 375 nm to 1000 nm, including, for example, 405 nm to 875 nm, 450 nm to 800 nm, 500 nm to 650 nm, and 525 nm to 625 nm. In other cases, the laser is a pulsed laser, such as a solid-state laser. In certain cases, the monochromatic light source is a solid-state laser that outputs light at wavelengths from 375 nm to 1000 nm, including, for example, 405 nm to 875 nm, 450 nm to 800 nm, 500 nm to 650 nm, and 525 nm to 625 nm. Other suitable lasers are helium neon (HeNe) laser, argon laser, krypton laser, xenon ion laser, nitrogen laser, carbon dioxide laser, carbon monoxide laser, excima laser, hydrogen fluoride laser, among other laser types. , Hydrofluoride hydrogen laser, oxygen iodine laser, vapor phase iodine laser, helium cadmium laser, helium mercury laser, helium silver laser, strontium steam laser, neon copper laser, copper steam laser, gold steam laser, manganese steam laser, ruby laser , Nd: YAG laser, NdCrYAG laser, Er: YAG laser, Nd: YLF laser, Nd: YVO 4 laser, Nd: YCa 4 O (BO 3 ) 3 laser, Nd: glass laser, titanium sapphire laser, thurium YAG laser, Itterbium YAG laser, Yb 2 O 3 laser, Itterbium-added glass laser, Holmium YAG laser, Chromium ZnSe laser, Serium-added lithium fluoride strontium aluminum laser, Promethium 147-added phosphate glass laser, Chromium-attached chrysoberyl laser, Elbium-added And may include, but are not limited to, erbium itterbium co-added glass lasers, trivalent uranium-added calcium fluoride lasers, sumalium-added calcium fluoride lasers, GaN lasers, InGaN lasers, AlGaInP lasers, AlGaAs lasers, InGaAsP lasers. In a particular embodiment, the monochromatic light source is a double wave neodymium-added yttrium aluminum garnet that outputs 532 nm light.
一部の態様において、システムは、レーザーに光学的に連結された光学調整コンポーネントを含む。「光学調整」は、レーザー光がサンプルに伝わる前に所望通りに変えられることを意味する。例えば、システムは、1つまたは複数のレンズ、コリメーター、ピンホール、ミラー、ビームチョッパー、スリット、回折格子、フィルター、光屈折器、およびそれらの任意の組み合わせを含み得る。特定の態様において、光学調整コンポーネントは波長分離器である。本明細書において「波長分離器」という用語は、多色光をその成分波長に分離するための光学プロトコルを指すその従来の意味で使用される。特定の態様によれば、波長分離は、多色光の特定の波長または波長範囲を選択的に通す、または遮断することを含み得る。対象のコネクタの一部であり得る、または対象のコネクタと組み合わせられ得る関心対象の波長分離プロトコルは、他の波長分離プロトコルの中でも、色ガラス、バンドパスフィルター、干渉フィルター、ダイクロイックミラー、回折格子、モノクロメーター、およびそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない。 In some embodiments, the system comprises an optical tuning component optically coupled to a laser. "Optical adjustment" means that the laser beam can be changed as desired before it reaches the sample. For example, the system may include one or more lenses, collimators, pinholes, mirrors, beam choppers, slits, diffraction gratings, filters, photorefractors, and any combination thereof. In certain embodiments, the optical tuning component is a wavelength separator. As used herein, the term "wavelength separator" is used in its conventional sense to refer to an optical protocol for separating multicolored light into its component wavelengths. According to certain embodiments, wavelength separation may include selectively passing or blocking a particular wavelength or wavelength range of multicolored light. The wavelength separation protocol of interest, which can be part of the connector of interest or can be combined with the connector of interest, is colored glass, bandpass filters, interference filters, dichroic mirrors, diffraction gratings, among other wavelength separation protocols. Includes, but is not limited to, monochromators and combinations thereof.
一部の場合において、サンプルを照射するための単色光源はコリメーターに連結される。「コリメート」という用語は、光の伝播の共線性を光学的に調整すること、または伝播の共通軸からの光による広がりを抑制することを指す従来の意味で使用される。一部の場合において、コリメーターは、単色光源からの光ビームの空間断面積を狭めるように構成される。他の場合において、光学調整コンポーネントは、例えば、5°以上、10°以上、15°以上、20°以上、25°以上、30°以上、45°以上、60°以上、75°以上など、および90°以上光の伝播方向を変えることも含む単色光源からの光ビームの伝播を1°以上変えることなど、単色光源からの光ビームの方向を変えるように構成される。さらに他の場合において、光学調整は、例えば、10%以上、25%以上、50%以上など、および75%以上の寸法の縮小を含む寸法を5%以上縮小することなど、光の寸法(例えば、ビームスポット)を縮小するための縮小プロトコルである。 In some cases, a monochromatic light source for illuminating the sample is coupled to a collimator. The term "colimate" is used in the traditional sense to optically adjust the co-linearity of light propagation or to suppress the spread of light from a common axis of propagation. In some cases, the collimator is configured to narrow the spatial cross-sectional area of the light beam from a monochromatic light source. In other cases, the optical adjustment component may be, for example, 5 ° or higher, 10 ° or higher, 15 ° or higher, 20 ° or higher, 25 ° or higher, 30 ° or higher, 45 ° or higher, 60 ° or higher, 75 ° or higher, and the like. It is configured to change the direction of the light beam from the monochromatic light source, such as changing the propagation of the light beam from the monochromatic light source by 1 ° or more, including changing the propagation direction of the light by 90 ° or more. In yet other cases, the optical adjustment may reduce the dimensions of the light by, for example, 5% or more, including reductions of 10% or more, 25% or more, 50% or more, and 75% or more. , Beam spot) is a reduction protocol for reducing.
特定の態様において、システムは、サンプルとサンプル容器の壁との界面においてサンプルを(例えば、上記のようにコリメーターを用いて単色光源を集束させることにより)照射するように構成される。「界面」は、容器の壁の表面が容器中のサンプルと接触する空間を意味する。複数の態様において、対象のシステムは、単色光源が、容器の壁の表面(すなわち、サンプルが容器と接触する場所)から約0.01mm~2mm、例えば、0.02mm~1.9mm、0.03mm~1.8mm、0.04mm~1.7mm、0.05mm~1.6mm、0.06mm~1.5mm、0.07mm~1.4mm、0.08mm~1.3mm、0.09mm~1.2mm、0.1mm~1mm、例えば容器の壁の表面から0.2mmなどの点における界面を照射するように構成され得る。これらの態様において、対象のシステムは、単色光源によって照射される界面液層の速度がほぼゼロまたはゼロであるように、サンプル容器(例えば、以下で説明するようなガラスバイアル)を、実質的に静止状態に維持する(例えば、振動、撹拌などがない)ように構成される。例えば、単色光源によって照射される界面サンプル層の液体速度は、例えば、10-3cm3/秒以下、10-4cm3/秒以下、10-5cm3/秒、10-6cm3/秒、10-7cm3/秒以下、10-8cm3/秒以下、10-9cm3/秒以下など、および10-10cm3/秒以下を含む、10-2cm3/秒以下であり得る。特定の態様において、対象のシステムは、対象の方法において単色光源によって照射された場合に界面層におけるサンプルの速度が0cm3/秒であるように構成される。 In certain embodiments, the system is configured to irradiate the sample (eg, by focusing a monochromatic light source with a collimator as described above) at the interface between the sample and the wall of the sample container. "Interface" means the space where the surface of the wall of the container contacts the sample in the container. In some embodiments, the system of interest is such that the monochromatic light source is approximately 0.01 mm to 2 mm, eg 0.02 mm to 1.9 mm, 0.03 mm to 1.8 mm from the surface of the container wall (ie, where the sample contacts the container). , 0.04mm-1.7mm, 0.05mm-1.6mm, 0.06mm-1.5mm, 0.07mm-1.4mm, 0.08mm-1.3mm, 0.09mm-1.2mm, 0.1mm-1mm, for example 0.2 from the surface of the container wall It can be configured to illuminate the interface at points such as mm. In these embodiments, the system of interest substantially populates a sample container (eg, a glass vial as described below) such that the velocity of the interfacial liquid layer illuminated by a monochromatic light source is near zero or zero. It is configured to remain stationary (eg, no vibration, no agitation, etc.). For example, the liquid velocity of the interface sample layer illuminated by a monochromatic light source is, for example, 10 -3 cm 3 / sec or less, 10 -4 cm 3 / sec or less, 10 -5 cm 3 / sec, 10 -6 cm 3 /. Includes 10 -7 cm 3 / sec or less, 10 -8 cm 3 / sec or less, 10 -9 cm 3 / sec or less, and 10 -10 cm 3 / sec or less, 10 -2 cm 3 / sec or less. Can be. In certain embodiments, the system of interest is configured such that the speed of the sample in the interface layer is 0 cm 3 / sec when illuminated by a monochromatic light source in the method of interest.
上記のように、方法は、単色光でサンプルを照射し、共鳴ラマン散乱および蛍光の強度を判定する工程を含む。対象の方法を実施するためのシステムは、蛍光および共鳴ラマン散乱を検出するための1つまたは複数の検出器を含む。他の光検出器の中でも、アクティブピクセルセンサー(APS)、4分割フォトダイオード、ウェッジ型検出器、イメージセンサー、電荷結合素子(CCD)、増強電荷結合素子(ICCD)、発光ダイオード、フォトンカウンター、ボロメーター、焦電検出器、フォトレジスター、太陽電池、フォトダイオード、光電子増倍管、フォトトランジスター、量子ドット光伝導体またはフォトダイオードなど、およびそれらの組み合わせの光センサーまたは光検出器を含むがこれらに限定されない任意の好都合な光検出プロトコルが使用され得る。特定の態様において、システムは1つまたは複数のCCDを含む。 As mentioned above, the method comprises irradiating the sample with monochromatic light and determining the intensity of resonant Raman scattering and fluorescence. The system for implementing the method of interest includes one or more detectors for detecting fluorescence and resonant Raman scattering. Among other photodetectors, active pixel sensor (APS), 4-split photodiode, wedge type detector, image sensor, charge-coupled device (CCD), augmented charge-coupled device (ICCD), light-emitting diode, photon counter, boro These include meters, photodetectors, photoregisters, solar cells, photodiodes, photoelectron multipliers, phototransistors, quantum dot photoconductors or photodiodes, and combinations thereof, including photosensors or photodetectors. Any convenient photodetection protocol, but not limited, may be used. In certain embodiments, the system comprises one or more CCDs.
対象のシステムが2つ以上の光検出器を含む場合、各光検出器は同じであっても異なるタイプの光検出器の組み合わせであってもよい。例えば、対象のシステムが2つの光検出器を含む場合、一部の態様において、第1の光検出器はCCD型デバイスであり、第2の光検出器はCMOS型デバイスである。他の態様において、第1および第2の光検出器の両方がCCD型デバイスである。さらに他の態様において、第1および第2の光検出器の両方がCMOS型デバイスである。さらに他の態様において、第1の光検出器はCCD型光検出器またはCMOS型デバイスであり、第2の光検出器は光電子増倍管である。さらに他の態様において、第1の光検出器および第2の光検出器は光電子増倍管である。 If the system of interest includes two or more photodetectors, each photodetector may be the same or a combination of different types of photodetectors. For example, if the system of interest includes two photodetectors, in some embodiments, the first photodetector is a CCD-type device and the second photodetector is a CMOS-type device. In another embodiment, both the first and second photodetectors are CCD-type devices. In yet another embodiment, both the first and second photodetectors are CMOS devices. In yet another embodiment, the first photodetector is a CCD or CMOS device and the second photodetector is a photomultiplier tube. In yet another embodiment, the first photodetector and the second photodetector are photomultiplier tubes.
検出器は、1つまたは複数の光学調整コンポーネントに光学的に連結され得る。例えば、システムは、1つまたは複数のレンズ、コリメーター、ピンホール、ミラー、ビームチョッパー、スリット、回折格子、フィルター、光屈折器、およびそれらの任意の組み合わせを含み得る。一部の態様において、検出器は、色ガラス、バンドパスフィルター、干渉フィルター、ダイクロイックミラー、回折格子、モノクロメーター、およびこれらの組み合わせなどの波長分離器に連結される。特定の態様において、サンプルからの共鳴ラマン散乱は、光ファイバー(例えば、光ファイバーリレーバンドル)で収集され、共鳴ラマン散乱は、光ファイバーを通して検出器表面に伝えられる。散乱光を検出器の活性表面に伝えるために、任意の光ファイバー光中継システムが使用され得る。 The detector may be optically coupled to one or more optical tuning components. For example, the system may include one or more lenses, collimators, pinholes, mirrors, beam choppers, slits, diffraction gratings, filters, photorefractors, and any combination thereof. In some embodiments, the detector is coupled to a wavelength separator such as colored glass, bandpass filters, interference filters, dichroic mirrors, diffraction gratings, monochromators, and combinations thereof. In certain embodiments, the resonant Raman scattering from the sample is collected by an optical fiber (eg, an optical fiber relay bundle) and the resonant Raman scattering is transmitted to the detector surface through the optical fiber. Any fiber optic optical relay system can be used to transfer scattered light to the active surface of the detector.
特定の態様において、光検出システムは、サンプル容器に隣接して配置されたコリメーターを含む。コリメーターは、1つまたは複数のミラーもしくは湾曲レンズまたはこれらの組み合わせなど、任意の好都合なコリメート装置とすることができる。例えば、コリメーターは、特定の場合において、単一のコリメートレンズである。他の場合において、コリメーターはコリメートミラーである。さらに他の場合において、コリメーターは2つのレンズを含む。さらに他の場合において、コリメーターはミラーおよびレンズを含む。コリメーターが1つまたは複数のレンズを含む場合、各コリメートレンズの焦点距離は、例えば、6mm~475mm、7mm~450mm、8mm~425mm、9mm~400mm、10mm~375mm、12.5mm~350mmなど、および15mm~300mmの範囲である焦点距離を含む5mm~500mmの範囲で変わり得る。特定の態様において、焦点距離は、例えば、405mm~475mm、410mm~450mmなど、および410mm~425mm、例えば410mmまたは420mmを含む400mm~500mmの範囲である。 In certain embodiments, the photodetection system comprises a collimator placed adjacent to the sample container. The collimator can be any convenient collimator, such as one or more mirrors or curved lenses or a combination thereof. For example, a collimator is, in certain cases, a single collimator lens. In other cases, the collimator is a collimator mirror. In yet other cases, the collimator includes two lenses. In yet other cases, the collimator includes a mirror and a lens. If the collimator contains one or more lenses, the focal length of each collimator lens may be, for example, 6mm-475mm, 7mm-450mm, 8mm-425mm, 9mm-400mm, 10mm-375mm, 12.5mm-350mm, and so on. It can vary in the range of 5mm to 500mm including the focal length in the range of 15mm to 300mm. In certain embodiments, the focal length ranges from 400 mm to 500 mm, including, for example, 405 mm to 475 mm, 410 mm to 450 mm, and 410 mm to 425 mm, such as 410 mm or 420 mm.
複数の態様において、分光法(例えば、非線形共鳴ラマン分光法、蛍光分光法など)は、実質的に一定な温度で実施される。従って、対象のシステムは、システムの温度変化が、例えば、4.5℃以下、4℃以下、3.5℃以下、3℃以下、2.5℃以下、2℃以下、1.5℃以下、1℃以下、0.5℃以下、0.1℃以下、0.05℃以下、0.01℃以下、0.005℃以下、0.001℃以下、0.0001℃以下、0.00001℃以下など、および0.000001℃以下を含む、5℃以下などの実質的に一定な温度を維持するように構成される。複数の態様において、システムの温度は、システム温度を測定し、必要に応じて周囲条件を制御して所望のシステム温度を維持する温度制御サブシステムによって制御され得る。温度サブシステムは、他の種類の温度制御プロトコルの中でも、ヒートシンク、ファン、排気ポンプ、通気口、冷凍、冷却剤、熱交換、ペルチェ素子または抵抗加熱素子を含み得るがこれらに限定されない任意の好都合な温度制御プロトコルを含み得る。以下でより詳細に説明するように、一部の態様において、システムは、レーザーのスペクトルドリフトを所定の時間に測定し、温度の変化に応じてレーザーの熱ドリフトを計算するアルゴリズムを含む命令を含むメモリを有するプロセッサを含む。これらの態様によるシステムはまた、レーザーの測定された熱ドリフトに対する共鳴ラマン分光法の補正係数を計算するためのアルゴリズムも含む。 In some embodiments, spectroscopy (eg, nonlinear resonance Raman spectroscopy, fluorescence spectroscopy, etc.) is performed at a substantially constant temperature. Therefore, in the target system, the temperature change of the system is, for example, 4.5 ° C or less, 4 ° C or less, 3.5 ° C or less, 3 ° C or less, 2.5 ° C or less, 2 ° C or less, 1.5 ° C or less, 1 ° C or less, 0.5 ° C or less. , 0.1 ℃ or less, 0.05 ℃ or less, 0.01 ℃ or less, 0.005 ℃ or less, 0.001 ℃ or less, 0.0001 ℃ or less, 0.00001 ℃ or less, and 0.000001 ℃ or less, 5 ℃ or less, etc. It is configured to do. In some embodiments, the temperature of the system can be controlled by a temperature control subsystem that measures the system temperature and, if necessary, controls ambient conditions to maintain the desired system temperature. The temperature subsystem may include, but is not limited to, heat sinks, fans, exhaust pumps, vents, refrigeration, coolants, heat exchanges, Pelche elements or resistance heating elements, among other types of temperature control protocols. Temperature control protocol may be included. As described in more detail below, in some embodiments, the system includes instructions that include an algorithm that measures the spectral drift of the laser at a given time and calculates the thermal drift of the laser in response to changes in temperature. Includes processors with memory. The system according to these aspects also includes an algorithm for calculating the correction factor of resonance Raman spectroscopy for the measured thermal drift of the laser.
関心対象のシステムはまた、単色光源でサンプルを照射するためのサンプルホルダーを含み得る。サンプルホルダーは、サンプルを照射し、共鳴ラマン散乱および蛍光散乱のうちの1つまたは複数を検出するための任意の適切な形状の基板または容器であり得る。一部の態様において、サンプルホルダーは平面基板(例えば、顕微鏡スライド)である。他の態様において、サンプルホルダーは、1つまたは複数のマイクロ流体チャネルを有するマイクロ流体デバイスである。さらに他の態様において、サンプルホルダーは、ある断面形状を有する容器であり、関心対象の断面形状は、直線断面形状、例えば、正方形、長方形、台形、三角形、六角形など、曲線断面形状、例えば、円、楕円など、および不規則形状、例えば、平面状の上部に結合された放物線状の下部などを含むがこれらに限定されない。サンプルホルダーのサイズは、照射されるサンプルの体積によって異なり得、関心対象のホルダーの長さは、例えば、10mm~90mm、15mm~85mm、20mm~80mm、25mm~75mm、30mm~70mmなど、および35mm~65mmを含む5mm~100mmの範囲であり、関心対象のホルダーの幅(または容器が円筒形の場合の断面)は、例えば、10mm~90mm、15mm~85mm、20mm~80mm、25mm~75mm、30mm~70mmなど、および35mm~65mmを含む5mm~100mmである。複数の態様において、サンプルホルダーは、例えば0.5cm3~9cm3、1cm3~8cm3、1.5cm3~7cm3、2cm3~6cm3、2.5cm3~5cm3など、および3cm3~4cm3を含む0.1cm3~10cm3の体積を有し得る。 The system of interest may also include a sample holder for illuminating the sample with a monochromatic light source. The sample holder can be any suitable shaped substrate or container for irradiating the sample and detecting one or more of resonant Raman scattering and fluorescent scattering. In some embodiments, the sample holder is a flat substrate (eg, a microscope slide). In another embodiment, the sample holder is a microfluidic device with one or more microfluidic channels. In yet another embodiment, the sample holder is a container having a cross-sectional shape, and the cross-sectional shape of interest is a straight cross-sectional shape, eg, a curved cross-sectional shape such as a square, a rectangle, a trapezoid, a triangle, a hexagon, etc. It includes, but is not limited to, circles, ellipses, etc., and irregular shapes, such as a parabolic lower part coupled to a planar upper part. The size of the sample holder can vary depending on the volume of the sample being irradiated, and the length of the holder of interest can be, for example, 10 mm to 90 mm, 15 mm to 85 mm, 20 mm to 80 mm, 25 mm to 75 mm, 30 mm to 70 mm, and 35 mm. The range is 5 mm to 100 mm including ~ 65 mm, and the width of the holder of interest (or the cross section when the container is cylindrical) is, for example, 10 mm to 90 mm, 15 mm to 85 mm, 20 mm to 80 mm, 25 mm to 75 mm, 30 mm. It is 5 mm to 100 mm including ~ 70 mm and 35 mm to 65 mm. In multiple embodiments, the sample holders are, for example, 0.5 cm 3-9 cm 3 , 1 cm 3-8 cm 3 , 1.5 cm 3-7 cm 3 , 2 cm 3-6 cm 3 , 2.5 cm 3-5 cm 3 , etc., and 3 cm 3-4 cm 3 . Can have a volume of 0.1 cm 3 to 10 cm 3 including.
サンプルホルダーは、光学ガラス、ホウケイ酸ガラス、Pyrexガラス、紫外線石英、赤外線石英、サファイアを含むがこれらに限定されない、所望の波長範囲を透過させる任意の透明材料から形成され得る。特定の態様において、サンプル容器は、(例えば、以下の実験セクションで説明するような)双性イオンシランコーティングなどの双性イオンコーティングを備えた壁を有するガラスである。サンプル容器は、例えば、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリイミドなどのプラスチック、またはポリエステルを含むこれらの熱可塑性物質のコポリマー、例えば他のポリマープラスチック材料の中でもPETG(グリコール変性ポリエチレンテレフタレート)などから形成され得、関心対象のポリエステルは、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)、ボトルグレードPET(モノエチレングリコール、テレフタル酸、およびイソフタル酸、シクロヘキセンジメタノールなどの他のコモノマーに基づいて作られたコポリマー)、ポリ(ブチレンテレフタレート)(PBT)、およびポリ(ヘキサメチレンテレフタレート)などのポリ(アルキレンテレフタレート);ポリ(エチレンアジペート)、ポリ(1,4-ブチレンアジペート)、ポリ(ヘキサメチレンアジペート)などのポリ(アルキレンアジペート);ポリ(エチレンスベレート)などのポリ(アルキレンスベレート);ポリ(エチレンセバケート)などのポリ(アルキレンセバケート);ポリ(ε-カプロラクトン)およびポリ(β-プロピオラクトン);ポリ(エチレンイソフタレート)などのポリ(アルキレンイソフタレート);ポリ(エチレン2,6-ナフタレンジカルボキシレート)などのポリ(アルキレン2,6-ナフタレンジカルボキシレート);ポリ(エチレンスルホニル-4,4'-ジベンゾエート)などのポリ(アルキレンスルホニル-4,4'-ジベンゾエート);ポリ(p-フェニレンエチレンジカルボキシレート)などのポリ(p-フェニレンアルキレンジカルボキシレート);ポリ(トランス-1,4-シクロヘキサンジイルエチレンジカルボキシレート)などのポリ(トランス-1,4-シクロヘキサンジイルアルキレンジカルボキシレート);ポリ(1,4-シクロヘキサン-ジメチレンエチレンジカルボキシレート)などのポリ(1,4-シクロヘキサン-ジメチレンアルキレンジカルボキシレート);ポリ([2.2.2]-ビシクロオクタン-1,4-ジメチレンエチレンジカルボキシレート)などのポリ([2.2.2]-ビシクロオクタン-1,4-ジメチレンアルキレンジカルボキシレート);(S)-ポリラクチド、(R,S)-ポリラクチド、ポリ(テトラメチルグリコリド)、およびポリ(ラクチド-コ-グリコリド)などの乳酸ポリマーおよびコポリマー;ビスフェノールA、3,3'-ジメチルビスフェノールA、3,3',5,5'-テトラクロロビスフェノールA、3,3',5,5'-テトラメチルビスフェノールAのポリカーボネート;ポリ(p-フェニレンテレフタルアミド)などのポリアミド;ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート、例えばMylar(商標)ポリエチレンテレフタレートなどを含み得るが限定されない。 The sample holder can be formed from any transparent material that transmits a desired wavelength range, including but not limited to optical glass, borosilicate glass, Pyrex glass, ultraviolet quartz, infrared quartz, sapphire. In certain embodiments, the sample container is a glass with a wall having a zwitterion coating, such as, for example, a zwitterion silane coating (as described in the experimental section below). The sample container may be a plastic such as, for example, polycarbonate, polyvinyl chloride (PVC), polyurethane, polyether, polyamide, polyimide, or a copolymer of these thermoplastics, including polyester, eg PETG (glycol) among other polymer plastic materials. Polyethylene of interest, which can be formed from modified polyethylene terephthalate, etc., is based on poly (ethylene terephthalate) (PET), bottle grade PET (monoethylene glycol, terephthalic acid, and other commonomers such as isophthalic acid, cyclohexene dimethanol). Poly (alkylene terephthalate) such as poly (butylene terephthalate) (PBT), and poly (hexamethylene terephthalate); poly (ethylene adipate), poly (1,4-butylene adipate), poly (hexa). Poly (alkylene adipate) such as methylene adipate; poly (alkylene svelate) such as poly (ethylene svelate); poly (alkylene sebacate) such as poly (ethylene sebacate); poly (ε-caprolactone) and poly (ε-caprolactone) β-Propiolactone); Poly (alkylene isophthalate) such as poly (ethylene isophthalate); Poly (alkylene 2,6-naphthalenedicarboxylate) such as poly (ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate); Poly Poly (alkylene sulfonyl-4,4'-dibenzoate) such as (ethylene sulfonyl-4,4'-dibenzoate); poly (p-phenylene alkylene dicarboxylate) such as poly (p-phenylene ethylene dicarboxylate) Poly (trans-1,4-cyclohexanediylalkylene dicarboxylate) such as poly (trans-1,4-cyclohexanediylethylene dicarboxylate); poly (1,4-cyclohexane-dimethyleneethylene dicarboxylate) etc. Poly (1,4-cyclohexane-dimethylenealkylenedicarboxylate); poly ([2.2.2]-bicyclooctane-1,4-dimethyleneethylenedicarboxylate) and other polys ([2.2.2]-bicyclo Octane-1,4-dimethylenealkylene dicarboxylate); (S)-polylactice, (R, S)-polylactice, poly (tetramethylglycolide), and poly (lactide-co-glycolide) lactic acid polymers And Copolymers; Polycarbonate of Bisphenol A, 3,3'-Dimethyl Bisphenol A, 3,3', 5,5'-Tetrachlorobisphenol A, 3,3', 5,5'-Tetramethylbisphenol A; Poly (p) -Polycarbonates such as phenylene terephthalamide); polyesters such as polyethylene terephthalate, such as Mylar ™ polyethylene terephthalate, may include, but are not limited to.
複数の態様において、サンプルホルダーは、例えば、150nm~1400nm、200nm~1300nm、250nm~1200nm、300nm~1100nm、350nm~1000nm、400nm~900nmなど、および500nm~800nm、例えば532nmを含む100nm~1500nmの範囲の光を通すことができる。上で概要を述べたように、システムは、上記の方法を実施するために保存された命令を含むメモリを有する1つまたは複数のプロセッサを含む。一部の態様において、メモリは命令を格納して含み、命令は、プロセッサによって実行された場合に、第1の照射強度および第2の照射強度で単色光源を用いてサンプルを照射すること;第1の照射強度および第2の照射強度における共鳴ラマン散乱の強度を判定すること;第1の照射強度から第2の照射強度への照射強度の変化に応じた共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算すること;ならびにサンプルの共鳴ラマン応答に対する変化を判定するために、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を単色光源による照射強度の変化率と比較することをプロセッサに実施させる。 In multiple embodiments, the sample holder ranges from 100 nm to 1500 nm including, for example, 150 nm to 1400 nm, 200 nm to 1300 nm, 250 nm to 1200 nm, 300 nm to 1100 nm, 350 nm to 1000 nm, 400 nm to 900 nm, and 500 nm to 800 nm, such as 532 nm. Can pass the light of. As outlined above, the system includes one or more processors with memory containing instructions stored to perform the above method. In some embodiments, the memory stores and contains instructions, which, when executed by the processor, illuminate the sample with a monochromatic light source at a first and second irradiation intensity; Determining the intensity of resonance Raman scattering at 1 irradiation intensity and 2nd irradiation intensity; the rate of change of resonance Raman scattering intensity according to the change of irradiation intensity from the 1st irradiation intensity to the 2nd irradiation intensity. To calculate; as well as having the processor compare the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering with the rate of change in the intensity of the irradiation with a monochromatic light source to determine the change in the sample's response to the resonance Raman response.
他の態様において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、単色光源によって複数の強度にわたってサンプルを一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定することをプロセッサに実施させる命令を含む。特定の場合において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、単色光源によって複数の強度にわたって第1のサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定すること;第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第1のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第1のサンプルの正味信号を計算すること;単色光源によって複数の強度にわたって第2のサンプルを該一定期間照射し、第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定すること;および第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第2のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第2のサンプルの正味信号を計算することをプロセッサに実施させる命令を含む。特定の態様において、メモリはまた、プロセッサによって実行された場合に、比較された正味信号に基づいて、第1のサンプルが第2のサンプルとは異なるガス組成を含むと判定することをプロセッサに実施させる命令を含む。他の態様において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、比較された正味信号に基づいて、活発に代謝している微生物を第1のサンプルまたは第2のサンプルが含んでいると判定することをプロセッサに実施させる命令を含む。 In another embodiment, the memory contains instructions that, when executed by the processor, illuminate the sample over a period of time with a monochromatic light source and cause the processor to determine the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering. .. In certain cases, the memory, when run by a processor, illuminates the first sample over a period of time with a monochromatic light source to determine the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering for the first sample. The net signal of the first sample by comparing the normalized rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering with respect to the first sample to the normalized rate of change in the intensity of irradiation of the first sample with a monochromatic light source. To determine the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering for the second sample by irradiating the second sample over the period of time with a monochromatic light source; and the resonant Raman scattering for the second sample. Have the processor perform the calculation of the net signal of the second sample by comparing the normalized rate of change of the intensity of the second sample with the normalized rate of change of the irradiation intensity of the second sample by a monochromatic light source. Includes instructions. In certain embodiments, the memory also performs on the processor to determine, when executed by the processor, that the first sample contains a different gas composition than the second sample, based on the compared net signals. Includes instructions to make. In another embodiment, the memory determines that the first sample or the second sample contains actively metabolizing microorganisms based on the compared net signals when executed by the processor. Includes instructions that cause the processor to execute.
複数の局面はまた、サンプル中の微生物の有無を判定するためのシステムを含む。特定の態様によるシステムは、プロセッサに動作可能に連結されたメモリを含むプロセッサを含み、メモリは、命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、単色光源によって複数の強度にわたってサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算すること;サンプルの共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源によるサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、サンプルの正味信号を計算すること;およびサンプルの正味信号に基づいてサンプル中の微生物の有無を判定することをプロセッサに実施させる。一部の場合において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、サンプルの正味信号が所定の閾値を超えた場合に微生物が存在すると判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む。閾値は、例えば、-0.5~-1×10-5/秒、-1~-2×10-5/秒など、-0.5~-4×10-5/秒の範囲で変わり得、正味信号が-1×10-5/秒である場合の所定の閾値を含む。一部の態様において、1つまたは複数の所定の閾値は、臨床的感染サンプルの濃度の下限の量で接種物を含む1つまたは複数の対照サンプルに対して上記の方法を実施することにより設定される。一部の態様において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、サンプルの正味信号が、例えば、5%以上、10%以上、15%以上、25%以上、50%以上、75%以上など、ならびに例えば、2倍以上、3倍以上、5倍以上など、および10倍以上を含む、90%以上を含む閾値の数値の1%以上閾値を超えた場合、微生物がサンプル中に存在すると判定することをプロセッサに実施させる命令を含む。 Multiple aspects also include a system for determining the presence or absence of microorganisms in a sample. A system according to a particular embodiment includes a processor that includes a memory operably attached to the processor, the memory containing instructions, which, when executed by the processor, are over multiple intensities by a monochromatic light source. Irradiating the sample for a period of time and calculating the rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering for the first sample; Have the processor calculate the net signal of the sample by comparing it to the converted rate of change; and determine the presence or absence of microorganisms in the sample based on the net signal of the sample. In some cases, the memory further includes instructions that, when executed by the processor, cause the processor to determine that microorganisms are present if the net signal of the sample exceeds a predetermined threshold. The threshold can vary in the range -0.5 to -4 x 10 -5 / sec, for example -0.5 to -1 x 10 -5 / sec, -1 to -2 x 10 -5 / sec, and the net signal Includes a given threshold for -1 × 10 -5 / sec. In some embodiments, one or more predetermined thresholds are set by performing the above method on one or more control samples containing the inoculum at the lower limit of the concentration of the clinically infected sample. Will be done. In some embodiments, when the memory is executed by the processor, the net signal of the sample is, for example, 5% or more, 10% or more, 15% or more, 25% or more, 50% or more, 75% or more, and the like. And, for example, if the threshold exceeds 1% or more of the threshold value including 90% or more, including 2 times or more, 3 times or more, 5 times or more, and 10 times or more, it is determined that the microorganism is present in the sample. Includes instructions that let the processor do that.
特定の態様において、システムは、プロセッサに動作可能に連結されたメモリを含むプロセッサを含み、メモリは、命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、2つの異なるサンプルの正味信号を比較することによって微生物の存在を判定することをプロセッサに実施させる。一部の態様において、サンプルのうちの1つは、微生物を含まない参照サンプルである。これらの態様において、メモリは命令を含み、命令は、プロセッサによって実行された場合に、単色光源によって複数の強度にわたって第1のサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算すること;第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第1のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第1のサンプルの正味信号を計算すること;単色光源によって複数の強度にわたって第2のサンプルを該一定期間照射し、第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定すること;第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第2のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第2のサンプルの正味信号を計算すること;ならびに第1のサンプルの正味信号を第2のサンプルの正味信号と比較することにより、第1のサンプルまたは第2のサンプルのうちの1つまたは複数における微生物の有無を判定することをプロセッサに実施させる。一部の場合において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、第2のサンプルの正味信号が第1のサンプルの正味信号よりも大きい場合、微生物が第2のサンプルに存在すると判定することを、プロセッサに実施させる命令を含む。他の場合において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、第1のサンプルの正味信号が第2のサンプルの正味信号よりも大きい場合、微生物が第1のサンプルに存在すると判定することを、プロセッサに実施させる命令を含む。第1のサンプルが参照サンプルである場合、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、第2のサンプルの正味信号が参照サンプルの正味信号よりも大きい場合、微生物が第2のサンプルに存在すると判定することを、プロセッサに実施させる命令を含む。 In certain embodiments, the system comprises a processor that includes a memory operably attached to the processor, the memory containing instructions, and the instructions are net two different samples when executed by the processor. Have the processor perform the determination of the presence of microorganisms by comparing the signals. In some embodiments, one of the samples is a microbe-free reference sample. In these embodiments, the memory comprises an instruction, which, when executed by the processor, irradiates the first sample over a period of time with a monochromatic light source for a period of time and the intensity of resonance Raman scattering with respect to the first sample. Calculating the rate of change; by comparing the normalized rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering with respect to the first sample to the normalized rate of change in the intensity of irradiation of the first sample with a monochromatic light source. Calculating the net signal of one sample; irradiating the second sample over multiple intensities over a period of time with a monochromatic light source to determine the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering for the second sample; second Computing the net signal of the second sample by comparing the normalized rate of change of the intensity of the resonance Raman scattering with respect to the sample to the normalized rate of change of the intensity of irradiation of the second sample with a monochromatic light source. Also, the processor is to determine the presence or absence of microorganisms in one or more of the first sample or the second sample by comparing the net signal of the first sample with the net signal of the second sample. Let it be carried out. In some cases, the memory determines that microorganisms are present in the second sample if the net signal of the second sample is greater than the net signal of the first sample when run by the processor. , Includes instructions to be executed by the processor. In other cases, the memory determines that the microorganism is present in the first sample if the net signal of the first sample is greater than the net signal of the second sample when run by the processor. Contains instructions to be executed by the processor. If the first sample is a reference sample, the memory determines that microorganisms are present in the second sample if the net signal of the second sample is greater than the net signal of the reference sample when run by the processor. Includes instructions to let the processor do what it does.
複数の局面はまた、非線形共鳴ラマン分光法における信号雑音比を計算するためのシステムを含む。特定の態様によるシステムは、プロセッサに動作可能に連結されたメモリを含むプロセッサを含み、メモリは、命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、単色光源によって複数の強度にわたって第1のサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定すること;第1の平均変化率を求めるために、第1のサンプルによる共鳴ラマン散乱の強度の平均変化率を計算すること;第1の平均変化率の標準偏差を計算すること;単色光源によって一定範囲の強度にわたって第2のサンプルを該一定期間照射し、第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定すること;第2の平均変化率を求めるために、第2のサンプルによる共鳴ラマン散乱の強度の平均変化率を計算すること;第2の平均変化率の標準偏差を計算すること;信号の平均変化率を求めるために、第1の平均変化率から第2の平均変化率を減ずること;信号の標準偏差を求めるために、第1の標準偏差と第2の標準偏差とを加えること;および共鳴ラマン応答の信号雑音比を判定するために、信号の平均変化率を信号の標準偏差で除することをプロセッサに実施させる。 Multiple aspects also include a system for calculating the signal-to-noise ratio in nonlinear resonant Raman spectroscopy. A system according to a particular embodiment includes a processor that includes memory operably attached to the processor, the memory containing instructions, which, when executed by the processor, are over multiple intensities by a monochromatic light source. Irradiating the first sample for a period of time to determine the rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering for the first sample; to determine the first average rate of change, the intensity of the resonance Raman scattering by the first sample. Calculating the mean rate of change; calculating the standard deviation of the first mean rate of change; irradiating the second sample over a range of intensities over a period of time with a monochromatic light source for the resonance Raman scattering for the second sample. To determine the rate of change in intensity; to calculate the average rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering by the second sample to determine the second average rate of change; to calculate the standard deviation of the second average rate of change. To do; to subtract the second mean change rate from the first mean change rate to find the average rate of change of the signal; to find the standard deviation of the signal, the first standard deviation and the second standard deviation And to have the processor divide the average rate of change of the signal by the standard deviation of the signal to determine the signal noise ratio of the resonant Raman response.
本開示の局面はまた、非線形共鳴ラマン分光法において単色光源の熱ドリフトについて補正するためのサブシステムを含む。対象のシステムがレーザーを含む場合、関心対象のサブシステムはレーザーの熱ドリフトについて補正するように構成される。特定の態様によるシステムは、プロセッサに動作可能に連結されたメモリを含むプロセッサを含み、メモリは、命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、単色光源によって複数の強度にわたって参照組成物を一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定することであって、参照組成物が、単色光源による照射強度の変化に応じて共鳴ラマン散乱の強度に変化を示さない参照化合物を含む、照射および判定すること;ならびに単色光源が熱ドリフトを呈しているかを判定するために、参照組成物に関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を、単色光源による参照組成物の照射強度の変化率と比較することにより、参照組成物の正味信号を計算することをプロセッサに実施させる。 Aspects of the present disclosure also include a subsystem for compensating for thermal drift of a monochromatic source in non-linear resonance Raman spectroscopy. If the system of interest includes a laser, the subsystem of interest is configured to compensate for the thermal drift of the laser. A system according to a particular embodiment includes a processor that includes memory operably attached to the processor, which stores instructions, which, when executed by the processor, are over multiple intensities by a monochromatic light source. By irradiating the reference composition for a certain period of time and determining the rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering, the reference composition does not show a change in the intensity of the resonance Raman scattering in response to the change in the irradiation intensity by the monochromatic light source. Irradiation and determination, including the reference compound; and to determine if the monochromatic light source exhibits thermal drift, the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering with respect to the reference composition, the irradiation intensity of the reference composition with the monochromatic light source. Have the processor perform the calculation of the net signal of the reference composition by comparing with the rate of change of.
単色光源(例えば、レーザー)が熱ドリフトを示すことをシステムが判定する場合、システムは、非線形共鳴ラマン分光法における熱ドリフトについて補正するように構成され得る。これらの態様において、対象のシステムは、命令を有するメモリを含むことができ、命令は、プロセッサによって実行された場合に、単色光源によって一定範囲の強度にわたってサンプルを一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定すること;補正係数を生成するために、参照組成物の正味信号を、単色光源によるサンプルの照射強度の変化率に乗ずること;および単色光源の熱ドリフトについて補正するために、サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の判定された変化率から補正係数を減ずることをプロセッサに実施させる。 If the system determines that a monochromatic light source (eg, a laser) exhibits thermal drift, the system may be configured to compensate for thermal drift in non-linear resonance Raman spectroscopy. In these embodiments, the system of interest can include a memory with instructions, which, when executed by a processor, irradiate the sample with a monochromatic light source over a range of intensities for a period of time to cause resonance Raman scattering. To determine the rate of change in intensity; to multiply the net signal of the reference composition by the rate of change in the intensity of the sample from the monochromatic source to generate a correction factor; and to correct for thermal drift of the monochromatic source. The processor is made to reduce the correction factor from the determined rate of change of the intensity of the resonance Raman scattering with respect to the sample.
複数の局面はまた、共鳴ラマン散乱を用いて抗微生物剤に対する微生物の抗微生物剤感受性を特徴づけるためのシステムを含む。特定の態様によるシステムは、プロセッサに動作可能に連結されたメモリを含むプロセッサを含み、メモリは、命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、単色光源によって複数の強度にわたって、微生物および抗微生物剤をそれぞれ含む複数のサンプルを一定期間照射し、各照射されたサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定することであって、各サンプルが同じ濃度の微生物および異なる濃度の抗微生物剤を含む、照射および判定すること;各サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による各サンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、各サンプルの正味信号を計算すること;ならびに複数のサンプルの計算された正味信号に基づいて、抗微生物剤に対する微生物の感受性を判定することをプロセッサに実施させる。一部の態様において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、各サンプルについて正味信号を比較することをプロセッサに実施させる命令をメモリに格納して含む。一部の場合において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、各サンプルの抗微生物剤の濃度の対数の関数として各サンプルの正味信号をプロットすることをプロセッサに実施させる命令をメモリに格納してさらに含む。一部の場合において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、正味信号の低下を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる命令をメモリに格納して含む。例えば、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、正味信号の上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる命令をメモリに格納して含み得る。 Multiple aspects also include a system for characterizing the antimicrobial agent susceptibility of microorganisms to antimicrobial agents using resonant Raman scattering. A system according to a particular embodiment comprises a processor that includes a memory operably attached to the processor, the memory containing instructions, which, when executed by the processor, are over multiple intensities by a monochromatic light source. , Microorganisms and antimicrobial agents, respectively, are irradiated for a period of time to determine the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering for each irradiated sample, where each sample has the same concentration of microorganisms and different concentrations. Irradiation and determination, including anti-microbial agents of the , Computing the net signal for each sample; and having the processor determine the susceptibility of the microorganism to the antimicrobial agent based on the calculated net signal for multiple samples. In some embodiments, the memory contains instructions that, when executed by the processor, cause the processor to perform a comparison of net signals for each sample. In some cases, the memory stores instructions in memory that, when executed by the processor, cause the processor to plot the net signal of each sample as a function of the log of the concentration of antimicrobial agent in each sample. And further included. In some cases, the memory contains an instruction in the memory that causes the processor to determine the concentration of antimicrobial agent indicating a decrease in the net signal when executed by the processor. For example, the memory may contain instructions in the memory that, when executed by the processor, cause the processor to determine the concentration of antimicrobial agent indicating an increase in the net signal.
他の態様において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、各サンプルの正味信号に基づいて、各サンプル中の微生物の代謝活性を判定することをプロセッサに実施させる命令をメモリに格納して含む。例えば、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、代謝活性の低下を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる、または代謝活性の上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる命令をメモリに格納して含み得る。 In another embodiment, the memory contains an instruction in the memory that, when executed by the processor, causes the processor to determine the metabolic activity of the microorganism in each sample based on the net signal of each sample. .. For example, the memory causes the processor to determine the concentration of an antimicrobial agent that indicates a decrease in metabolic activity when executed by the processor, or determines the concentration of an antimicrobial agent that indicates an increase in metabolic activity. Can be stored and contained in memory for instructions that cause the processor to execute.
複数の局面はまた、蛍光分光法を用いて抗微生物剤に対する微生物の抗微生物剤感受性を特徴づけるためのシステムを含む。特定の態様によるシステムは、プロセッサに動作可能に連結されたメモリを含むプロセッサを含み、メモリは、命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、単色光源によって、微生物および抗微生物剤をそれぞれ含む微生物を含む複数のサンプルを一定期間照射し、該一定期間照射されたサンプルのそれぞれからの蛍光を検出することであって、各サンプルが同じ濃度の微生物および異なる濃度の抗微生物剤を含む、照射および検出すること;各サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照によって生成された蛍光の正規化された変化率と比較することにより、各サンプルにおける蛍光の変化率を計算すること;ならびに複数のサンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて、抗微生物剤に対する微生物の感受性を判定することをプロセッサに実施させる。一部の態様において、システムは、単色光源によって複数の強度にわたって各サンプルを照射するように構成される。一部の態様において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、各サンプルについて蛍光の計算された変化率を比較することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む。これらの場合において、比較することは、各サンプルの抗微生物剤の濃度の対数の関数として各サンプルの蛍光の計算された変化率をプロットすることを含み得る。他の態様において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、蛍光の変化率の低下または上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む。さらに他の態様において、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、代謝活性の低下または上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む。 Multiple aspects also include a system for characterizing the antimicrobial agent susceptibility of microorganisms to antimicrobial agents using fluorescence spectroscopy. A system according to a particular embodiment comprises a processor that includes a memory operably attached to the processor, the memory containing instructions, which, when executed by the processor, are microbes and anti-microbes by a monochromatic light source. By irradiating a plurality of samples containing microorganisms each containing a microbial agent for a certain period of time and detecting fluorescence from each of the samples irradiated for a certain period of time, each sample has the same concentration of microorganisms and different concentrations of anti-microorganisms. Irradiation and detection, including agent; by comparing the normalized rate of change in the detected fluorescence intensity produced by each sample with the normalized rate of change in fluorescence produced by the control. Calculating the rate of change in fluorescence in each sample; as well as having the processor determine the susceptibility of the microorganism to the antimicrobial agent based on the calculated rate of change in fluorescence in multiple samples. In some embodiments, the system is configured to illuminate each sample over multiple intensities with a monochromatic light source. In some embodiments, the memory further comprises an instruction to cause the processor to compare the calculated rate of change of fluorescence for each sample when performed by the processor. In these cases, the comparison may include plotting the calculated rate of change in fluorescence of each sample as a function of the logarithm of the concentration of antimicrobial agent in each sample. In another embodiment, the memory further comprises instructions that cause the processor to determine the concentration of antimicrobial agent that, when executed by the processor, indicates a decrease or increase in the rate of change in fluorescence. In yet another embodiment, the memory further comprises an instruction to cause the processor to determine the concentration of an antimicrobial agent that, when executed by the processor, indicates a decrease or increase in metabolic activity.
複数の局面はまた、共鳴ラマン散乱を用いてサンプル中の未知の微生物の表現型を判定するためのシステムを含む。特定の態様によるシステムは、プロセッサに動作可能に連結されたメモリを含むプロセッサを含み、メモリは、命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、単色光源によって複数の強度にわたって、微生物、架橋物質、およびアルブミンタンパク質を含むサンプルを単色光源で一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を決定すること;サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源によるサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、サンプルの正味信号を計算すること;ならびにサンプルの計算された正味信号に基づいて架橋開裂を判定することであって、架橋開裂の程度が微生物の表現型を示す、判定することをプロセッサに実施させる。 Multiple aspects also include a system for determining the phenotype of unknown microorganisms in a sample using resonant Raman scattering. A system according to a particular embodiment includes a processor that includes a memory operably attached to the processor, the memory containing instructions, which, when executed by the processor, are over multiple intensities by a monochromatic light source. Irradiating a sample containing microorganisms, cross-linking material, and albumin protein with a monochromatic light source for a period of time to determine the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering; the normalized rate of change in the intensity of resonance Raman scattering for the sample. Computing the net signal of the sample by comparing it to the normalized rate of change of the irradiation intensity of the sample by a monochromatic light source; and determining the cross-linking cleavage based on the calculated net signal of the sample. Have the processor perform the determination that the degree of cross-linking cleavage indicates the phenotype of the microorganism.
複数の局面は、蛍光分光法を用いてサンプル中の未知の微生物の表現型を判定するためのシステムを含む。特定の態様によるシステムは、プロセッサに動作可能に連結されたメモリを含むプロセッサを含み、メモリは、命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、微生物、架橋物質、およびアルブミンタンパク質を含むサンプルを一定期間単色光源で照射し、該一定期間にわたってサンプルからの蛍光を検出すること;サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照によって生成された蛍光の正規化された変化率と比較することにより、蛍光の変化率を計算すること;ならびにサンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて架橋開裂を判定することであって、架橋開裂の程度が微生物の表現型を示す、判定することをプロセッサに実施させる。一部の態様において、システムは、単色光源によって複数の強度にわたってサンプルを照射するように構成される。 Multiple aspects include a system for determining the phenotype of an unknown microorganism in a sample using fluorescence spectroscopy. A system according to a particular embodiment includes a processor that includes a memory operably attached to the processor, the memory containing instructions, which, when executed by the processor, microorganisms, crosslinks, and albumin. Irradiating a sample containing a protein with a monochromatic light source for a period of time and detecting fluorescence from the sample over that period; a normalized rate of change in the intensity of the detected fluorescence produced by the sample is generated by the control. To calculate the rate of change in fluorescence by comparing it to the normalized rate of change in fluorescence; as well as to determine cross-linking cleavage based on the calculated rate of change in fluorescence of the sample. Have the processor perform the determination that the degree indicates the phenotype of the microorganism. In some embodiments, the system is configured to illuminate the sample over multiple intensities with a monochromatic light source.
一部の態様において、架橋物質は、ジスルフィドクロスリンカー(例えば、ジスルフィド結合をタンパク質と交換するジスルフィド連結を有する化合物)である。特定の場合において、架橋物質はまた、1つまたは複数のジスルフィド連結を有するグルタミン酸誘導体などのグルタミン酸誘導体である。特定の態様において、架橋物質は式(I):
の化合物であり、式中、
R1およびR2は、水素、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロアルキル、置換ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、置換ヘテロシクロアルキル、ヘテロアリール、および置換ヘテロアリールから独立に選択され、
X1およびX2は、N、O、またはSから独立に選択され、
R3は、水素、アルキル、置換アルキル、アミノ、ハロゲン、シアノ、アルコール、またはアルコキシである。
In some embodiments, the cross-linking material is a disulfide crosslinker (eg, a compound having a disulfide link that exchanges disulfide bonds with proteins). In certain cases, the cross-linking material is also a glutamic acid derivative, such as a glutamic acid derivative having one or more disulfide linkages. In certain embodiments, the cross-linking material is of formula (I) :.
In the formula,
R 1 and R 2 are from hydrogen, alkyl, substituted alkyl, cycloalkyl, substituted cycloalkyl, aryl, substituted aryl, heteroalkyl, substituted heteroalkyl, heterocycloalkyl, substituted heterocycloalkyl, heteroaryl, and substituted heteroaryl. Selected independently,
X 1 and X 2 are selected independently of N, O, or S,
R 3 is hydrogen, alkyl, substituted alkyl, amino, halogen, cyano, alcohol, or alkoxy.
一部の態様において、R1およびR2はヘテロアリールであり、X1およびX2はNであり、R3はアミノである。 In some embodiments, R 1 and R 2 are heteroaryl, X 1 and X 2 are N, and R 3 is amino.
特定の態様において、架橋物質は式(DS-1)
の化合物である。
In certain embodiments, the cross-linking material is of formula (DS-1).
It is a compound of.
架橋物質は、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が、例えば1:9~9:1、1:8~8:1、1:7~7:1、1:6~6:1、1:5~5:1、1:4~4:1、1:3~3:1など、および1:2~2:1を含む、1:10~10:1である量でサンプル中に存在し得る。特定の態様において、対象の方法のサンプルにおいて架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比は約1:2である。上述のように、対象のシステムは、本明細書に記載の方法を実施するための命令を有する、プロセッサに動作可能に結合されたメモリを含むプロセッサを含む。システムは、上記の命令を格納するための非一時的なコンピューター可読記憶媒体を含み得る。本明細書で説明する方法を実施するためのシステムの完全な自動化または部分的な自動化のために、コンピューター可読記憶媒体を1つまたは複数のコンピューターで使用することができる。特定の態様において、本明細書で説明される方法による命令は、「プログラミング」の形でコンピューター可読媒体にコード化することができ、本明細書で使用される「コンピューター可読媒体」という用語は、実行および処理のために命令およびデータをコンピューターに提供することに関与する任意の非一時的記憶媒体を指す。適切な非一時的記憶媒体の例は、このようなデバイスがコンピューターの内部にあるか外部にあるかを問わず、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R、磁気テープ、不揮発性メモリカード、ROM、DVD-ROM、Blue-rayディスク、ソリッドステートディスク、およびネットワークアタッチトストレージ(NAS)を含む。情報を含むファイルは、コンピューター可読媒体に「格納」できる。「格納」とは、コンピューターが後日アクセスして取得できるように情報を記録することである。 The cross-linking substance has a molar ratio of cross-linking substance: albumin protein, for example, 1: 9 to 9: 1, 1: 8 to 8: 1, 1: 7 to 7: 1, 1: 6 to 6: 1, 1: 5. May be present in the sample in an amount of 1:10 to 10: 1, including ~ 5: 1, 1: 4 to 4: 1, 1: 3 to 3: 1, etc., and 1: 2 to 2: 1. .. In certain embodiments, the molar ratio of cross-linking material: albumin protein in the sample of the method of interest is approximately 1: 2. As mentioned above, the system of interest includes a processor including memory operably coupled to the processor with instructions for performing the methods described herein. The system may include a non-temporary computer-readable storage medium for storing the above instructions. Computer-readable storage media may be used on one or more computers for full or partial automation of the system for performing the methods described herein. In certain embodiments, instructions by the methods described herein can be encoded in a computer-readable medium in the form of "programming", and the term "computer-readable medium" as used herein is used. Refers to any non-temporary storage medium involved in providing instructions and data to a computer for execution and processing. Examples of suitable non-volatile storage media are floppy disks, hard disks, optical disks, optical magnetic disks, CD-ROMs, CD-Rs, magnetics, whether such devices are inside or outside a computer. Includes tapes, non-volatile memory cards, ROMs, DVD-ROMs, Blue-ray discs, solid state discs, and network attached storage (NAS). Files containing information can be "stored" on computer-readable media. "Storing" is the recording of information so that the computer can access and retrieve it at a later date.
本明細書で説明されるコンピューター実施方法は、任意の数のコンピュータープログラミング言語のうちの1つまたは複数で記述され得るプログラミングを使用して実行され得る。このような言語は、例えば、Java(Sun Microsystems,Inc.,Santa Clara,CA)、Visual Basic(Microsoft Corp.,Redmond,WA)、C++(AT&T Corp.,Bedminster,NJ)、および多くの任意の他の言語を含む。 The computer implementation methods described herein can be performed using programming that can be described in one or more of any number of computer programming languages. Such languages include, for example, Java (Sun Microsystems, Inc., Santa Clara, CA), Visual Basic (Microsoft Corp., Redmond, WA), C ++ (AT & T Corp., Bedminster, NJ), and many any. Including other languages.
コンピューター可読記憶媒体は、ディスプレイおよびオペレータ入力デバイスを有する1つまたは複数のコンピューターシステムで使用され得る。オペレータ入力デバイスは、例えば、キーボード、マウスなどであり得る。処理モジュールは、対象の方法の工程を実行するための命令が格納されたメモリにアクセスできるプロセッサを含む。処理モジュールは、オペレーティングシステム、グラフィカルユーザーインターフェース(GUI)コントローラー、システムメモリ、メモリストレージデバイス、入出力コントローラー、キャッシュメモリ、データバックアップユニット、他多くのデバイスを含み得る。プロセッサは、市販のプロセッサであってもよいし、入手可能である、またはこれから入手可能になる他のプロセッサの1つでもよい。プロセッサはオペレーティングシステムを実行し、オペレーティングシステムはファームウェアおよびハードウェアと周知の方法でインターフェースし、プロセッサがJava、Perl、C++、他の高水準言語または低水準言語、および当技術分野で知られているそれらの組み合わせなどの様々なプログラミング言語で記述され得る様々なコンピュータープログラムの機能を調整および実行できるようにする。オペレーティングシステムは、通常、プロセッサと連携して、コンピューターの他のコンポーネントの機能を調整および実行する。オペレーティングシステムはまた、すべて既知の技術に従って、スケジューリング、入出力制御、ファイルおよびデータ管理、メモリ管理、ならびに通信制御および関連サービスを提供する。 Computer-readable storage media may be used in one or more computer systems with displays and operator input devices. The operator input device can be, for example, a keyboard, a mouse, or the like. The processing module includes a processor that can access the memory in which the instructions for performing the steps of the method of interest are stored. Processing modules can include operating systems, graphical user interface (GUI) controllers, system memory, memory storage devices, input / output controllers, cache memory, data backup units, and many other devices. The processor may be a commercially available processor or one of the other processors available or will be available. The processor runs the operating system, the operating system interfaces with firmware and hardware in a well-known manner, and the processor is known in Java, Perl, C ++, other high-level or low-level languages, and in the art. Allows you to coordinate and execute the functions of various computer programs that can be written in different programming languages, such as their combinations. The operating system typically works with the processor to coordinate and perform the functions of other components of the computer. The operating system also provides scheduling, input / output control, file and data management, memory management, and communication control and related services, all in accordance with known techniques.
技術的特徴
対象の方法の特定の技術的特徴を以下に示す。
Technical Features Specific technical features of the target method are shown below.
共鳴ラマンピークの変化率
共鳴ラマン分光法では、観測されたラマンバンドの強度は式1:
で表すことができ、
式中、Ioおよびνoはレーザーの強度および周波数であり、IRは周波数νmnで観測されるラマンバンドの強度である。また、分極率は、レーザー周波数の差および基底状態と励起状態との間のエネルギー差によって定義され得る。
Rate of change of resonance Raman peak In resonance Raman spectroscopy, the observed Raman band intensity is given by Equation 1:
Can be represented by
In the equation, I o and ν o are the intensity and frequency of the laser, and IR is the intensity of the Raman band observed at the frequency ν mn . Polarizability can also be defined by the difference in laser frequency and the energy difference between the ground state and the excited state.
これらの基本的な項を使用すると、ラマンバンドの強度の変化率は、レーザーの強度の変化率および分極率の項の変化率に対応することがわかる。
Using these basic terms, it can be seen that the rate of change in Raman band intensity corresponds to the rate of change in laser intensity and the rate of change in the polarizability term.
分極率の項
に変化がない場合、ラマンバンドの正規化された変化率は、レーザー強度の正規化された変化率に等しくなる。分極率の項がレーザー強度とともに変化する場合(例えば、励起状態がレーザー強度の変化により変化している場合)、または分極率の項が単独で変化する場合(例えば、励起状態が進行中の化学/物理反応により変化する場合)、2つの項は等しくならない。このシナリオでは、分極率の項に影響を与え得る変化を特徴づけるためにラマンピーク強度の変化率が使用され得る。
Polarizability term
If there is no change in, the normalized rate of change of the Raman band is equal to the normalized rate of change of the laser intensity. If the polarizability term changes with laser intensity (eg, if the excited state changes due to a change in laser intensity), or if the polarizability term changes alone (eg, chemistry in which the excited state is in progress). / If it changes due to a physical reaction), the two terms are not equal. In this scenario, the rate of change in Raman peak intensity can be used to characterize changes that can affect the polarizability term.
態様を含め、本明細書に記載の発明の主題の局面は、単独で、または1つまたは複数の他の局面または態様と組み合わせて有益であり得る。当業者には本開示を読めば明らかなことであるが、個々に番号付けされた局面のそれぞれは、上述または以下の個々に番号付けられた局面のいずれかと使用または組み合わされ得る。これは、局面のすべてのこのような組み合わせのサポートを提供することが意図されており、以下に明示的に提示されている局面の組み合わせに限定されない。 Aspects of the subject matter of the invention described herein, including embodiments, can be useful alone or in combination with one or more other aspects or aspects. As will be apparent to those of skill in the art by reading this disclosure, each of the individually numbered aspects may be used or combined with any of the above or below individually numbered aspects. It is intended to provide support for all such combinations of aspects and is not limited to the combinations of aspects explicitly presented below.
1.サンプルの共鳴ラマン応答を判定する方法であって、以下の工程を含む方法:
第1の照射強度および第2の照射強度で単色光源を用いてサンプルを照射する工程;
第1の照射強度および第2の照射強度における共鳴ラマン散乱の強度を判定する工程;
第1の照射強度から第2の照射強度への照射強度の変化に応じた共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算する工程;ならびに
サンプルの共鳴ラマン応答に対する変化を判定するために、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を単色光源による照射強度の変化率と比較する工程。
1. A method for determining the resonance Raman response of a sample, which includes the following steps:
The step of irradiating a sample with a monochromatic light source at the first and second irradiation intensities;
Step of determining the intensity of resonant Raman scattering at the first irradiation intensity and the second irradiation intensity;
The step of calculating the rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering in response to the change in irradiation intensity from the first irradiation intensity to the second irradiation intensity; and to determine the change in the sample's resonance Raman response to the resonance Raman scattering. The process of comparing the rate of change in intensity with the rate of change in irradiation intensity by a monochromatic light source.
2.サンプルの共鳴ラマン応答がサンプルの物理的経時変化を示す、1に記載の方法。 2. The method according to 1, wherein the resonant Raman response of the sample indicates the physical time course of the sample.
3.サンプルの共鳴ラマン応答がサンプルの化学的経時変化を示す、1に記載の方法。 3. The method according to 1, wherein the resonant Raman response of the sample indicates the chemical aging of the sample.
4.サンプルの共鳴ラマン応答が、サンプル中の活発に代謝している微生物の存在を示す、1に記載の方法。 4. The method according to 1, wherein the resonant Raman response of the sample indicates the presence of actively metabolizing microorganisms in the sample.
5.単色光源がレーザーである、1~4のいずれかに記載の方法。 5. The method according to any one of 1 to 4, wherein the monochromatic light source is a laser.
6.サンプルが疎水性化合物とアルブミンタンパク質とを含む、1~5のいずれかに記載の方法。 6. The method according to any one of 1-5, wherein the sample comprises a hydrophobic compound and an albumin protein.
7.疎水性化合物がカロテノイドである、6に記載の方法。 7. The method according to 6, wherein the hydrophobic compound is a carotenoid.
8.疎水性化合物がリコピンである、7に記載の方法。 8. The method according to 7, wherein the hydrophobic compound is lycopene.
9.疎水性化合物がアルブミンタンパク質と非共有結合する、6~8のいずれかに記載の方法。 9. The method according to any of 6-8, wherein the hydrophobic compound non-covalently binds to the albumin protein.
10.サンプルがフリーラジカルスカベンジャーを含む、1~9のいずれかに記載の方法。 10. The method according to any of 1-9, wherein the sample contains a free radical scavenger.
11.フリーラジカルスカベンジャーがアルブミンタンパク質と非共有結合する、10に記載の方法。 11. The method according to 10, wherein the free radical scavenger non-covalently binds to the albumin protein.
12.フリーラジカルスカベンジャーがビリルビンまたはその誘導体を含む、10~11のいずれかに記載の方法。 12. The method according to any of 10-11, wherein the free radical scavenger comprises bilirubin or a derivative thereof.
13.ビリルビンまたはその誘導体が0.5μM~2μMの濃度でサンプル中に存在する、12に記載の方法。 13. The method according to 12, wherein bilirubin or a derivative thereof is present in the sample at a concentration of 0.5 μM to 2 μM.
14.ビリルビンまたはその誘導体が0.25μM~1.75μMの濃度でサンプル中に存在する、12に記載の方法。 14. The method according to 12, wherein bilirubin or a derivative thereof is present in the sample at a concentration of 0.25 μM to 1.75 μM.
15.サンプルが還元物質を含む、1~9のいずれかに記載の方法。 15. The method according to any one of 1 to 9, wherein the sample contains a reducing substance.
16.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、15に記載の方法。 16. The method according to 15, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
17.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、15~16のいずれかに記載の方法。 17. The method according to any of 15-16, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
18.単色光源によって複数の照射強度にわたってサンプルを一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程を含む、1~17のいずれかに記載の方法。 18. The method according to any one of 1 to 17, comprising a step of irradiating a sample with a monochromatic light source over a plurality of irradiation intensities for a certain period of time and determining the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering.
19.以下の工程を含む、1~17のいずれかに記載の方法:
単色光源によって複数の強度にわたって第1のサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程;
第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第1のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第1のサンプルの正味信号を計算する工程;
単色光源によって複数の強度にわたって第2のサンプルを該一定期間照射し、第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程;および
第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第2のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第2のサンプルの正味信号を計算する工程。
19. The method according to any one of 1 to 17, including the following steps:
A step of irradiating a first sample over a plurality of intensities with a monochromatic light source for a certain period of time to determine the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering for the first sample;
By comparing the normalized rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering with respect to the first sample to the normalized rate of change in the intensity of irradiation of the first sample with a monochromatic light source, the net signal of the first sample can be obtained. Calculation process;
A step of irradiating a second sample over a plurality of intensities over a period of time with a monochromatic light source to determine the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering for the second sample; and normalizing the intensity of the resonant Raman scattering for the second sample. The step of calculating the net signal of the second sample by comparing the resulting rate of change with the normalized rate of change of the irradiation intensity of the second sample by a monochromatic light source.
20.第1のサンプルの計算された正味信号を第2のサンプルの計算された正味信号と比較する工程をさらに含む、18に記載の方法。 20. The method according to 18, further comprising comparing the calculated net signal of the first sample with the calculated net signal of the second sample.
21.比較された計算された正味信号に基づいて、第1のサンプルと第2のサンプルとが異なると判定する工程をさらに含む、20に記載の方法。 21. The method according to 20, further comprising determining that the first sample and the second sample are different based on the calculated net signal compared.
22.比較された計算された正味信号に基づいて、第1のサンプルが第2のサンプルとは異なるガス組成を含むと判定する工程をさらに含む、20に記載の方法。 22. The method according to 20, further comprising determining that the first sample contains a different gas composition than the second sample, based on the calculated net signal compared.
23.比較された計算された正味信号に基づいて、活発に代謝している微生物を第1のサンプルまたは第2のサンプルが含んでいると判定する工程をさらに含む、20に記載の方法。 23. The method according to 20, further comprising determining that the first sample or the second sample contains actively metabolizing microorganisms based on the calculated net signal compared.
24.サンプルがサンプル容器内で照射される、1~23のいずれかに記載の方法。 24. The method according to any of 1 to 23, wherein the sample is irradiated in the sample container.
25.サンプル容器がガラスバイアルである、24に記載の方法。 25. The method according to 24, wherein the sample container is a glass vial.
26.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、25に記載の方法。 26. The method according to 25, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic coating.
27.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、26に記載の方法。 27. The method of 26, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic silane coating.
28.サンプルがサンプルと容器の壁との界面において照射される、25~27のいずれかに記載の方法。 28. The method according to any of 25-27, wherein the sample is irradiated at the interface between the sample and the wall of the container.
29.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、28に記載の方法。 29. The method of 28, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
30.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、29に記載の方法。 30. The method of 29, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the container wall.
31.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、30に記載の方法。 31. The method of 30 in which a monochromatic light source is focused on a sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
32.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、29~31のいずれかに記載の方法。 32. The method according to any of 29-31, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
33.サンプルが架橋物質をさらに含む、1~32のいずれかに記載の方法。 33. The method according to any of 1-32, wherein the sample further comprises a cross-linking substance.
34.架橋物質がジスルフィドクロスリンカーである、33に記載の方法。 34. The method according to 33, wherein the cross-linking material is a disulfide crosslinker.
35.架橋物質がグルタミン酸誘導体である、33~34のいずれかに記載の方法。 35. The method according to any of 33-34, wherein the cross-linking substance is a glutamic acid derivative.
36.架橋物質が式(I):
の化合物を含む、35に記載の方法。
36. The cross-linking material is formula (I) :.
35. The method according to 35.
37.架橋物質が、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が1:10~10:1であるような量でサンプル中に存在する、33~36のいずれかに記載の方法。 37. The method according to any of 33-36, wherein the cross-linking material is present in the sample in an amount such that the cross-linking material: albumin protein molar ratio is 1:10 to 10: 1.
38.架橋物質が、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が約1:2であるような量でサンプル中に存在する、37に記載の方法。 38. The method according to 37, wherein the cross-linking material is present in the sample in an amount such that the molar ratio of cross-linking material: albumin protein is approximately 1: 2.
サンプル中の微生物を検出するための方法
1.サンプル中の微生物の存在を判定するための方法であって、以下の工程を含む方法:
単色光源によって複数の強度にわたってサンプルを一定期間照射し、サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算する工程;
サンプルの共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源によるサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、サンプルの正味信号を計算する工程;および
サンプルの計算された正味信号に基づいてサンプル中の微生物の存在を判定する工程。
Methods for detecting microorganisms in samples
1. A method for determining the presence of microorganisms in a sample, which includes the following steps:
The process of irradiating a sample over a period of time with a monochromatic light source and calculating the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering for the sample;
The step of calculating the net signal of the sample by comparing the normalized rate of change of the intensity of the resonant Raman scattering of the sample with the normalized rate of change of the intensity of the sample irradiated by a monochromatic light source; and the calculation of the sample. A step of determining the presence of microorganisms in a sample based on the net signal.
2.サンプルの計算された正味信号が所定の閾値を超えた場合に微生物が存在すると判定される、1に記載の方法。 2. The method according to 1, wherein the presence of microorganisms is determined when the calculated net signal of the sample exceeds a predetermined threshold.
3.所定の閾値が、1の正味信号である、2に記載の方法。 3. The method according to 2, wherein the predetermined threshold is the net signal of 1.
4.単色光源がレーザーである、1~3のいずれかに記載の方法。 4. The method according to any one of 1 to 3, wherein the monochromatic light source is a laser.
5.サンプルが、アルブミンタンパク質と非共有結合する疎水性化合物を含む、1~4のいずれかに記載の方法。 5. The method according to any one of 1-4, wherein the sample comprises a hydrophobic compound that does not covalently bind to an albumin protein.
6.フリーラジカルスカベンジャーをさらに含む、1~5のいずれかに記載の方法。 6. The method according to any one of 1-5, further comprising a free radical scavenger.
7.フリーラジカルスカベンジャーがビリルビンまたはその誘導体を含む、6に記載の方法。 7. The method according to 6, wherein the free radical scavenger comprises bilirubin or a derivative thereof.
8.ビリルビンまたはその誘導体が0.5μM~2μMの濃度で存在する、7に記載の方法。 8. The method according to 7, wherein bilirubin or a derivative thereof is present at a concentration of 0.5 μM to 2 μM.
9.ビリルビンが0.25μM~1.75μMの濃度で存在する、7に記載の方法。 9. The method according to 7, wherein bilirubin is present at a concentration of 0.25 μM to 1.75 μM.
10.サンプルが還元物質を含む、1~9のいずれかに記載の方法。 10. The method according to any one of 1 to 9, wherein the sample contains a reducing substance.
11.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、10に記載の方法。 11. The method according to 10, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
12.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、10~11のいずれかに記載の方法。 12. The method according to any of 10-11, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
13.サンプルがサンプル容器内で照射される、1~12のいずれかに記載の方法。 13. The method according to any of 1 to 12, wherein the sample is irradiated in the sample container.
14.サンプル容器がガラスバイアルである、13に記載の方法。 14. The method according to 13, wherein the sample container is a glass vial.
15.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、14に記載の方法。 15. The method according to 14, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic coating.
16.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、15に記載の方法。 16. The method according to 15, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic silane coating.
17.サンプルがサンプルと容器の壁との界面において照射される、14~16のいずれかに記載の方法。 17. The method according to any of 14-16, wherein the sample is irradiated at the interface between the sample and the wall of the container.
18.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、17に記載の方法。 18. The method according to 17, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
19.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、18に記載の方法。 19. The method according to 18, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the wall of the container.
20.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、19に記載の方法。 20. The method according to 19, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
21.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、18~20のいずれかに記載の方法。 21. The method of any of 18-20, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
22.サンプル中の微生物の存在を判定するための方法であって、以下の工程を含む方法:
単色光源によって複数の強度にわたって第1のサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算する工程;
第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第1のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第1のサンプルの正味信号を計算する工程;
単色光源によって複数の強度にわたって第2のサンプルを該一定期間照射し、第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程;
第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第2のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第2のサンプルの正味信号を計算する工程;ならびに
第1のサンプルの正味信号を第2のサンプルの正味信号と比較することにより、第1のサンプルまたは第2のサンプルのうちの1つまたは複数における微生物の存在を判定する工程。
22. A method for determining the presence of microorganisms in a sample, which includes the following steps:
The process of irradiating a first sample over a period of time with a monochromatic light source and calculating the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering for the first sample;
By comparing the normalized rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering with respect to the first sample to the normalized rate of change in the intensity of irradiation of the first sample with a monochromatic light source, the net signal of the first sample can be obtained. Calculation process;
A step of irradiating a second sample over a plurality of intensities with a monochromatic light source for the period of time and determining the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering for the second sample;
The net signal of the second sample is obtained by comparing the normalized rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering with respect to the second sample to the normalized rate of change in the intensity of irradiation of the second sample with a monochromatic light source. The step of calculating; and the step of determining the presence of microorganisms in one or more of the first sample or the second sample by comparing the net signal of the first sample with the net signal of the second sample. ..
23.第2のサンプルの計算された正味信号が第1のサンプルの計算された正味信号よりも大きい場合、微生物が第2のサンプルに存在すると判定される、22のいずれかに記載の方法。 23. The method according to any of 22, wherein the microorganism is determined to be present in the second sample if the calculated net signal of the second sample is greater than the calculated net signal of the first sample.
24.第1のサンプルの計算された正味信号が第2のサンプルの計算された正味信号よりも大きい場合、微生物が第1のサンプルに存在すると判定される、22のいずれかに記載の方法。 24. The method according to any of 22, wherein the microorganism is determined to be present in the first sample if the calculated net signal of the first sample is greater than the calculated net signal of the second sample.
25.単色光源がレーザーである、22~24のいずれかに記載の方法。 25. The method according to any of 22-24, wherein the monochromatic light source is a laser.
26.サンプルが、アルブミンタンパク質と非共有結合する疎水性化合物を含む、22~25のいずれかに記載の方法。 26. The method according to any of 22-25, wherein the sample comprises a hydrophobic compound that does not covalently bind to an albumin protein.
27.フリーラジカルスカベンジャーをさらに含む、26に記載の方法。 27. The method according to 26, further comprising a free radical scavenger.
28.フリーラジカルスカベンジャーがビリルビンまたはその誘導体を含む、27に記載の方法。 28. The method according to 27, wherein the free radical scavenger comprises bilirubin or a derivative thereof.
29.ビリルビンまたはその誘導体が0.5μM~2μMの濃度で存在する、28に記載の方法。 29. The method of 28, wherein bilirubin or a derivative thereof is present at a concentration of 0.5 μM to 2 μM.
30.ビリルビンが0.25μM~1.75μMの濃度で存在する、28に記載の方法。 30. The method of 28, wherein bilirubin is present at a concentration of 0.25 μM to 1.75 μM.
31.サンプルが還元物質を含む、22~30のいずれかに記載の方法。 31. The method according to any of 22-30, wherein the sample contains a reducing substance.
32.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、31に記載の方法。 32. The method according to 31, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
33.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、31~32のいずれかに記載の方法。 33. The method according to any of 31-32, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
34.サンプルがサンプル容器内で照射される、22~33のいずれかに記載の方法。 34. The method according to any of 22-33, wherein the sample is irradiated in a sample container.
35.サンプル容器がガラスバイアルである、34に記載の方法。 35. The method according to 34, wherein the sample container is a glass vial.
36.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、35に記載の方法。 36. The method according to 35, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic coating.
37.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、36に記載の方法。 37. The method of 36, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic silane coating.
38.サンプルがサンプルと容器の壁との界面において照射される、34~37のいずれかに記載の方法。 38. The method according to any of 34-37, wherein the sample is irradiated at the interface between the sample and the wall of the container.
39.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、請求項38に記載の方法。 39. The method of claim 38, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
40.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、39に記載の方法。 40. The method of 39, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the container wall.
41.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、39に記載の方法。 41. The method of 39, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
42.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、39~41のいずれかに記載の方法。 42. The method of any of 39-41, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
サンプル中の微生物の存在を判定するための方法
1.サンプル中の微生物の存在を判定するための方法であって、以下の工程を含む方法:
(a)サンプルとリガンドを組み込んだアルブミンを含む試薬とをサンプルホルダーにおいて組み合わせる工程;
(b)不変の光強度または経時変化する光強度のいずれかでサンプルとサンプルホルダーの表面との界面において集束され、リガンドに吸収される単色光源でサンプルを照射する工程;
(c)複数の異なる時間に、照射されたサンプルからの散乱光を収集し、該散乱光からのラマン信号および蛍光信号を測定する工程;
(d)サンプルに関するラマン信号および蛍光信号の強度の経時的な変化率を計算する工程;
(e)正味信号を取得するために、ラマン信号および蛍光信号の強度の計算された変化率を補正する工程;ならびに
(f)正味信号と1つまたは複数の所定の閾値との比較に基づいて、サンプル中の微生物の存在を判定する工程。
Methods for determining the presence of microorganisms in a sample
1. A method for determining the presence of microorganisms in a sample, which includes the following steps:
(A) A step of combining a sample and a reagent containing albumin containing a ligand in a sample holder;
(B) The step of irradiating the sample with a monochromatic light source that is focused at the interface between the sample and the surface of the sample holder with either constant or time-varying light intensity and is absorbed by the ligand;
(C) A step of collecting scattered light from an irradiated sample at a plurality of different times and measuring a Raman signal and a fluorescence signal from the scattered light;
(D) The step of calculating the rate of change of the intensity of the Raman signal and the fluorescence signal with respect to the sample over time;
(E) The step of correcting the calculated rate of change of the intensity of the Raman and fluorescent signals to obtain the net signal; and (f) based on the comparison of the net signal with one or more predetermined thresholds. , The step of determining the presence of microorganisms in the sample.
2.1fの1つまたは複数の所定の閾値が、臨床的感染サンプルの濃度の下限の量で接種物を含む1つまたは複数の対照サンプルに対して請求項1に記載の方法を実施することにより設定される、1に記載の方法。 2. One or more predetermined thresholds of 2.1f by performing the method of claim 1 for one or more control samples comprising an inoculum in an amount at the lower limit of the concentration of the clinically infected sample. The method described in 1, which is set.
3.リガンドがリコピンである、1に記載の方法。 3. The method according to 1, wherein the ligand is lycopene.
4.単色光源がレーザーである、1に記載の方法。 4. The method according to 1, wherein the monochromatic light source is a laser.
5.レーザーが532nmでサンプルを照射する、4に記載の方法。 5. The method according to 4, wherein the laser irradiates the sample at 532 nm.
6.ラマン信号および蛍光信号の強度の変化率を補正する工程が、標準サンプルからのスペクトル出力を特徴づける工程を含む、1に記載の方法。 6. The method according to 1, wherein the step of correcting the rate of change in intensity of the Raman signal and the fluorescent signal comprises the step of characterizing the spectral output from the standard sample.
7.標準がNIST SRM 2242である、6に記載の方法。 7. The method described in 6, where the standard is NIST SRM 2242.
8.ラマン信号の強度の変化率を補正する工程が、試薬からの蛍光出力を特徴づける工程を含む、請求項1に記載の方法。 8. The method of claim 1, wherein the step of correcting the rate of change in intensity of the Raman signal comprises the step of characterizing the fluorescence output from the reagent.
9.リガンドを組み込む前に、試薬のアルブミンを還元物質で前処理する工程をさらに含む、1に記載の方法。 9. The method according to 1, further comprising the step of pretreating albumin of the reagent with a reducing substance prior to incorporating the ligand.
10.アルブミンを還元物質で前処理する工程が、ジスルフィド結合を還元するのに十分である、9に記載の方法。 10. The method according to 9, wherein the step of pretreating albumin with a reducing substance is sufficient to reduce the disulfide bond.
11.還元物質がグルタチオンまたはビリルビンである、9に記載の方法。 11. The method according to 9, wherein the reducing substance is glutathione or bilirubin.
12.前処理されたアルブミンをジスルフィド架橋物質と接触させる工程をさらに含む、10に記載の方法。 12. The method according to 10, further comprising contacting the pretreated albumin with a disulfide crosslinker.
13.ジスルフィド架橋物質が、サンプル中の微生物によって産生される酵素または代謝産物によって開裂されるコアを含む、12に記載の方法。 13. The method according to 12, wherein the disulfide cross-linking material comprises a core that is cleaved by an enzyme or metabolite produced by a microorganism in the sample.
14.架橋物質が式(I):
の化合物を含む、10に記載の方法。
14. The cross-linking material is formula (I) :.
10. The method of 10.
15.サンプルホルダーがガラスバイアルである、1に記載の方法。 15. The method according to 1, where the sample holder is a glass vial.
16.ガラスバイアルの表面が、ガラス表面上のアルブミンの吸収を変えるコーティングを含む、15に記載の方法。 16. The method according to 15, wherein the surface of the glass vial comprises a coating that alters the absorption of albumin on the glass surface.
17.コーティングが双性イオンコーティングである、16に記載の方法。 17. The method according to 16, wherein the coating is a zwitterionic coating.
18.試薬が抗微生物組成物を含む、1に記載の方法。 18. The method according to 1, wherein the reagent comprises an antimicrobial composition.
19.以下の工程をさらに含む、18に記載の方法:
抗微生物濃度に対して正味信号をプロットする工程であって、
プロットの最小値が、抗微生物組成物の最小殺菌濃度を推定するために使用される、プロット工程;および
プロットにおけるブレークポイントが、抗微生物組成物の最小発育阻止濃度を推定するために使用されるプロット工程。
19. The method according to 18, further comprising the following steps:
The process of plotting the net signal against the antimicrobial concentration,
The minimum value of the plot is used to estimate the minimum bactericidal concentration of the antimicrobial composition; and the breakpoints in the plot are used to estimate the minimum inhibitory concentration of the antimicrobial composition. Plot process.
非線形ラマン分光法の際のレーザー出力のドリフトについて補正するための方法
1.以下の工程を含む方法:
単色光源によって複数の強度にわたって参照組成物を一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程であって、参照組成物が、単色光源による照射強度の変化に応じて共鳴ラマン散乱の強度に変化を示さない参照化合物を含む、照射および判定工程;ならびに
単色光源が熱ドリフトを呈しているかを判定するために、参照組成物に関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を、単色光源による参照組成物の照射強度の変化率と比較することにより、参照組成物の正味信号を計算する工程。
A method for compensating for laser output drift during nonlinear Raman spectroscopy
1. Method including the following steps:
A step of irradiating a reference composition over a plurality of intensities with a monochromatic light source for a certain period of time to determine the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering . Irradiation and determination steps, including reference compounds that do not show a change in the intensity of the reference composition; The step of calculating the net signal of the reference composition by comparing it with the rate of change of the irradiation intensity of the reference composition.
2.以下の工程をさらに含む、1に記載の方法:
単色光源によって一定範囲の強度にわたってサンプルを一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程;
補正係数を生成するために、参照組成物の正味信号を、単色光源によるサンプルの照射強度の変化率に乗ずる工程;および
単色光源の熱ドリフトについて補正するために、サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の判定された変化率から補正係数を減ずる工程。
2. The method according to 1, further comprising the following steps:
A step of irradiating a sample with a monochromatic light source over a certain range of intensities for a certain period of time to determine the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering;
The step of multiplying the net signal of the reference composition by the rate of change of the irradiation intensity of the sample by the monochromatic light source to generate the correction factor; and the intensity of the resonant Raman scattering with respect to the sample to compensate for the thermal drift of the monochromatic light source. The process of reducing the correction factor from the determined rate of change.
3.単色光源がレーザーである、1~2のいずれかに記載の方法。 3. The method according to any one of 1 and 2, wherein the monochromatic light source is a laser.
4.レーザーが、532nmで照射する固体レーザーである、3に記載の方法。 4. The method according to 3, wherein the laser is a solid-state laser that irradiates at 532 nm.
5.サンプルが、アルブミンタンパク質と非共有結合する疎水性化合物を含む、1~4のいずれかに記載の方法。 5. The method according to any one of 1-4, wherein the sample comprises a hydrophobic compound that does not covalently bind to an albumin protein.
6.フリーラジカルスカベンジャーをさらに含む、5に記載の方法。 6. The method according to 5, further comprising a free radical scavenger.
7.フリーラジカルスカベンジャーがビリルビンまたはその誘導体を含む、6に記載の方法。 7. The method according to 6, wherein the free radical scavenger comprises bilirubin or a derivative thereof.
8.ビリルビンまたはその誘導体が0.5μM~2μMの濃度で存在する、7に記載の方法。 8. The method according to 7, wherein bilirubin or a derivative thereof is present at a concentration of 0.5 μM to 2 μM.
9.ビリルビンが0.25μM~1.75μMの濃度で存在する、7に記載の方法。 9. The method according to 7, wherein bilirubin is present at a concentration of 0.25 μM to 1.75 μM.
10.前記一定期間が200秒~1500秒である、1~9のいずれかに記載の方法。 10. The method according to any one of 1 to 9, wherein the fixed period is 200 seconds to 1500 seconds.
11.前記一定期間が600秒である、10に記載の方法。 11. The method according to 10, wherein the fixed period is 600 seconds.
12.サンプルが還元物質を含む、1~11のいずれかに記載の方法。 12. The method according to any of 1 to 11, wherein the sample contains a reducing substance.
13.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、12に記載の方法。 13. The method according to 12, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
14.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、12~13のいずれかに記載の方法。 14. The method according to any of 12 to 13, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
抗微生物剤感受性を特徴づけるための方法
1.抗微生物剤に対する微生物の抗微生物剤感受性を判定する方法であって、以下の工程を含む方法:
単色光源によって複数の強度にわたって、微生物および抗微生物剤をそれぞれ含む複数のサンプルに単色光源を一定期間照射し、各照射されたサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程であって、各サンプルが同じ濃度の微生物および異なる濃度の抗微生物剤を含む、照射および判定工程;
各サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による各サンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、各サンプルの正味信号を計算する工程;ならびに
複数のサンプルの計算された正味信号に基づいて、抗微生物剤に対する微生物の感受性を判定する工程。
Methods for characterizing antimicrobial susceptibility
1. A method for determining the antimicrobial agent susceptibility of a microorganism to an antimicrobial agent, which comprises the following steps:
A step of irradiating a plurality of samples containing microorganisms and antimicrobial agents with a monochromatic light source over a plurality of intensities for a certain period of time, and determining the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering for each irradiated sample. Irradiation and determination steps, where each sample contains the same concentration of microorganisms and different concentrations of antimicrobial agent;
The step of calculating the net signal of each sample by comparing the normalized rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering for each sample with the normalized rate of change in the intensity of each sample from a monochromatic light source; The step of determining the susceptibility of a microorganism to an antimicrobial agent based on the calculated net signal of the sample.
2.各サンプルについて計算された正味信号を比較する工程をさらに含む、1に記載の方法。 2. The method according to 1, further comprising a step of comparing the calculated net signals for each sample.
3.比較する工程が、各サンプルの抗微生物剤の濃度の対数の関数として各サンプルの計算された正味信号をプロットする工程を含む、2に記載の方法。 3. The method according to 2, wherein the step of comparison comprises plotting the calculated net signal of each sample as a function of the logarithm of the concentration of the antimicrobial agent in each sample.
4.正味信号の低下を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程をさらに含む、2~3のいずれかに記載の方法。 4. The method according to any one of 2 to 3, further comprising a step of determining the concentration of an antimicrobial agent indicating a decrease in net signal.
5.正味信号の上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程をさらに含む、4に記載の方法。 5. The method according to 4, further comprising the step of determining the concentration of the antimicrobial agent indicating an increase in the net signal.
6.各サンプルの計算された正味信号に基づいて、各サンプル中の微生物の代謝活性を判定する工程をさらに含む、1に記載の方法。 6. The method according to 1, further comprising determining the metabolic activity of the microorganisms in each sample based on the calculated net signal of each sample.
7.代謝活性の低下を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程をさらに含む、6に記載の方法。 7. The method according to 6, further comprising the step of determining the concentration of an antimicrobial agent indicating a decrease in metabolic activity.
8.代謝活性の上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程をさらに含む、6に記載の方法。 8. The method according to 6, further comprising the step of determining the concentration of an antimicrobial agent showing an increase in metabolic activity.
9.各サンプルが、10コロニー形成単位(CFU)以上の濃度の微生物を含む、1~8のいずれかに記載の方法。 9. The method according to any of 1-8, wherein each sample contains microorganisms at a concentration of 10 colony forming units (CFU) or higher.
10.各サンプルが、14CFU以上の濃度の微生物を含む、9に記載の方法。 10. The method according to 9, wherein each sample contains microorganisms at a concentration of 14 CFU or higher.
11.100コロニー形成単位(CFU)以上の濃度の微生物を有する微生物組成物から各サンプルをアリコートする工程を含む、9に記載の方法。 11. The method according to 9, comprising the step of aliquoting each sample from a microbial composition having a concentration of microorganisms above 100 colony forming units (CFU).
12.複数のサンプル中の抗微生物剤の濃度の範囲が、抗微生物剤の最小発育阻止濃度未満の濃度から抗微生物剤の最小殺菌濃度より高い濃度にまで及ぶ、1~11のいずれかに記載の方法。 12. Described in one of 1 to 11, wherein the concentration range of the antimicrobial agent in multiple samples ranges from a concentration below the minimum inhibitory concentration of the antimicrobial agent to a concentration higher than the minimum bactericidal concentration of the antimicrobial agent. the method of.
13.サンプルを照射する前に、抗微生物剤を微生物と所定の期間インキュベートする工程をさらに含む、1~12のいずれかに記載の方法。 13. The method according to any of 1-12, further comprising the step of incubating the antimicrobial agent with the microorganism for a predetermined period of time prior to irradiation of the sample.
14.抗微生物剤が微生物と10分以上インキュベートされる、13に記載の方法。 14. The method according to 13, wherein the antimicrobial agent is incubated with the microorganism for at least 10 minutes.
15.抗微生物剤が微生物と20分以上インキュベートされる、13に記載の方法。 15. The method according to 13, wherein the antimicrobial agent is incubated with the microorganism for at least 20 minutes.
16.サンプルが還元物質を含む、1~15のいずれかに記載の方法。 16. The method according to any of 1 to 15, wherein the sample contains a reducing substance.
17.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、16に記載の方法。 17. The method according to 16, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
18.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、16~17のいずれかに記載の方法。 18. The method according to any of 16-17, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
19.サンプルがサンプル容器内で照射される、1~18のいずれかに記載の方法。 19. The method according to any of 1-18, wherein the sample is irradiated in the sample container.
20.サンプル容器がガラスバイアルである、19に記載の方法。 20. The method according to 19, wherein the sample container is a glass vial.
21.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、20に記載の方法。 21. The method according to 20, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic coating.
22.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、21に記載の方法。 22. The method of 21. The glass vial comprises a wall with a zwitterionic silane coating.
23.サンプルがサンプルと容器の壁との界面において照射される、請求項19~22のいずれかに記載の方法。 23. The method of any of claims 19-22, wherein the sample is irradiated at the interface between the sample and the wall of the container.
24.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、23に記載の方法。 24. The method of 23, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
25.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、24に記載の方法。 25. The method of 24, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the container wall.
26.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、24に記載の方法。 26. The method of 24, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
27.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、24~27のいずれかに記載の方法。 27. The method according to any of 24-27, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
未知の微生物の表現型を決定するための方法
1.微生物の表現型を特徴づける方法であって、以下の工程を含む方法:
単色光源によって複数の強度にわたって、微生物、架橋物質、およびアルブミンタンパク質を含むサンプルに単色光源を一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定する工程;
サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源によるサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、サンプルの正味信号を計算する工程;ならびに
サンプルの計算された正味信号に基づいて架橋開裂を判定する工程であって、架橋開裂の程度が微生物の表現型を示す、判定工程。
Methods for determining the phenotype of unknown microorganisms
1. A method of characterizing the phenotype of a microorganism, which includes the following steps:
A step of irradiating a sample containing a microorganism, a cross-linking substance, and an albumin protein with a monochromatic light source over a plurality of intensities for a certain period of time to determine the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering;
The process of calculating the net signal of a sample by comparing the normalized rate of change in the intensity of resonance Raman scattering with respect to the sample to the normalized rate of change in the intensity of irradiation of the sample with a monochromatic light source; as well as the calculation of the sample. A step of determining cross-linking cleavage based on a net signal, wherein the degree of cross-linking cleavage indicates the phenotype of a microorganism.
2.架橋物質がジスルフィドクロスリンカーである、1に記載の方法。 2. The method according to 1, wherein the cross-linking substance is a disulfide crosslinker.
3.架橋物質がグルタミン酸誘導体である、1~2のいずれかに記載の方法。 3. The method according to any one of 1 and 2, wherein the cross-linking substance is a glutamic acid derivative.
4.架橋物質が式(I):
の化合物を含む、3に記載の方法。
4. The cross-linking substance is formula (I) :.
3. The method according to 3, comprising the compound of.
5.架橋物質が、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が1:10~10:1であるような量でサンプル中に存在する、1~4のいずれかに記載の方法。 5. The method according to any of 1 to 4, wherein the cross-linking substance is present in the sample in an amount such that the cross-linking substance: albumin protein molar ratio is 1:10 to 10: 1.
6.架橋物質が、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が約1:2であるような量でサンプル中に存在する、5に記載の方法。 6. The method according to 5, wherein the cross-linking material is present in the sample in such an amount that the molar ratio of cross-linking material: albumin protein is approximately 1: 2.
7.サンプルの計算された正味信号の経時的な増加が、微生物がアルブミンタンパク質における1つまたは複数の架橋を開裂する代謝産物を産生することを示す、1~6のいずれかに記載の方法。 7. The method according to any of 1-6, wherein an increase in the calculated net signal of the sample over time indicates that the microorganism produces a metabolite that cleaves one or more crosslinks in the albumin protein.
8.単色光源がレーザーである、1~7のいずれかに記載の方法。 8. The method according to any one of 1 to 7, wherein the monochromatic light source is a laser.
9.レーザーが、532nmで照射する固体レーザーである、8に記載の方法。 9. The method according to 8, wherein the laser is a solid-state laser that irradiates at 532 nm.
10.サンプルが疎水性化合物とアルブミンタンパク質とを含む、1~9のいずれかに記載の方法。 10. The method according to any of 1-9, wherein the sample comprises a hydrophobic compound and an albumin protein.
11.疎水性化合物がカロテノイドである、10に記載の方法。 11. The method according to 10, wherein the hydrophobic compound is a carotenoid.
12.疎水性化合物がリコピンである、11に記載の方法。 12. The method according to 11, wherein the hydrophobic compound is lycopene.
13.疎水性化合物がアルブミンタンパク質と非共有結合する、10~12のいずれかに記載の方法。 13. The method according to any of 10-12, wherein the hydrophobic compound non-covalently binds to the albumin protein.
14.サンプルが還元物質を含む、1~13のいずれかに記載の方法。 14. The method according to any of 1 to 13, wherein the sample contains a reducing substance.
15.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、14に記載の方法。 15. The method according to 14, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
16.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、14~15のいずれかに記載の方法。 16. The method according to any of 14-15, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
17.サンプルがサンプル容器内で照射される、1~16のいずれかに記載の方法。 17. The method according to any of 1 to 16, wherein the sample is irradiated in the sample container.
18.サンプル容器がガラスバイアルである、17に記載の方法。 18. The method according to 17, wherein the sample container is a glass vial.
19.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、18に記載の方法。 19. The method according to 18, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic coating.
20.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、19に記載の方法。 20. The method according to 19, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic silane coating.
21.サンプルがサンプルと容器の壁との界面において照射される、17~20のいずれかに記載の方法。 21. The method according to any of 17-20, wherein the sample is irradiated at the interface between the sample and the wall of the container.
22.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、21に記載の方法。 22. The method according to 21, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
23.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、22に記載の方法。 23. The method of 22., wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the container wall.
24.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、22に記載の方法。 24. The method of 22 in which a monochromatic light source is focused on a sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
25.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、22~24のいずれかに記載の方法。 25. The method according to any of 22-24, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
蛍光を使用してサンプル中の微生物を検出するための方法
1.サンプル中の微生物の存在を判定するための方法であって、以下の工程を含む方法:
単色光源をサンプルに一定期間照射し、該一定期間にわたってサンプルからの蛍光を検出する工程;
サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照によって生成された蛍光の正規化された変化率と比較することにより、微生物の存在に起因する蛍光の変化率を計算する工程;および
所定の閾値と比較したサンプルの蛍光の計算された変化に基づいて、サンプル中の微生物の存在を判定する工程。
Methods for Detecting Microorganisms in Samples Using Fluorescence
1. A method for determining the presence of microorganisms in a sample, which includes the following steps:
A step of irradiating a sample with a monochromatic light source for a certain period of time and detecting fluorescence from the sample over the certain period of time;
By comparing the normalized rate of change in the detected fluorescence intensity produced by the sample with the normalized rate of change in fluorescence produced by the control, the rate of change in fluorescence due to the presence of microorganisms can be determined. The step of calculating; and the step of determining the presence of microorganisms in the sample based on the calculated change in the fluorescence of the sample compared to a given threshold.
2.単色光源を用いて複数の強度にわたってサンプルを照射する工程を含む、1に記載の方法。 2. The method according to 1, comprising the step of irradiating the sample over multiple intensities using a monochromatic light source.
3.サンプルおよび対照によって生成される蛍光が2500cm-1~3500cm-1で検出される、1~2のいずれかに記載の方法。 3. The method according to any of 1-2, wherein the fluorescence produced by the sample and control is detected at 2500 cm -1 to 3500 cm -1 .
4.サンプルおよび対照によって生成される蛍光が3000cm-1で検出される、3に記載の方法。 4. The method according to 3, wherein the fluorescence produced by the sample and control is detected at 3000 cm -1 .
5.対照が、微生物を含まない組成物である、1~4のいずれかに記載の方法。 5. The method according to any one of 1 to 4, wherein the control is a composition free of microorganisms.
6.微生物が病原性微生物である、1~5のいずれかに記載の方法。 6. The method according to any one of 1 to 5, wherein the microorganism is a pathogenic microorganism.
7.単色光源がレーザーである、1~6のいずれかに記載の方法。 7. The method according to any one of 1 to 6, wherein the monochromatic light source is a laser.
8.サンプルが、アルブミンタンパク質と非共有結合する疎水性化合物を含む、1~7のいずれかに記載の方法。 8. The method according to any one of 1-7, wherein the sample comprises a hydrophobic compound that does not covalently bind to an albumin protein.
9.フリーラジカルスカベンジャーをさらに含む、1~8のいずれかに記載の方法。 9. The method according to any one of 1-8, further comprising a free radical scavenger.
10.フリーラジカルスカベンジャーがビリルビンまたはその誘導体を含む、9に記載の方法。 10. The method according to 9, wherein the free radical scavenger comprises bilirubin or a derivative thereof.
11.ビリルビンまたはその誘導体が0.5μM~2μMの濃度で存在する、10に記載の方法。 11. The method according to 10, wherein bilirubin or a derivative thereof is present at a concentration of 0.5 μM to 2 μM.
12.ビリルビンが0.25μM~1.75μMの濃度で存在する、11に記載の方法。 12. The method according to 11, wherein bilirubin is present at a concentration of 0.25 μM to 1.75 μM.
13.サンプルが還元物質を含む、1~12のいずれかに記載の方法。 13. The method according to any of 1 to 12, wherein the sample contains a reducing substance.
14.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、13に記載の方法。 14. The method according to 13, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
15.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、13~14のいずれかに記載の方法。 15. The method according to any of 13-14, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
16.サンプルがサンプル容器内で照射される、1~15のいずれかに記載の方法。 16. The method according to any of 1 to 15, wherein the sample is irradiated in the sample container.
17.サンプル容器がガラスバイアルである、16に記載の方法。 17. The method according to 16, wherein the sample container is a glass vial.
18.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、17に記載の方法。 18. The method according to 17, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic coating.
19.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、18に記載の方法。 19. The method according to 18, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic silane coating.
20.サンプルがサンプルと容器の壁との界面において照射される、17~19のいずれかに記載の方法。 20. The method according to any of 17-19, wherein the sample is irradiated at the interface between the sample and the wall of the container.
21.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、20に記載の方法。 21. The method according to 20, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
22.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、20に記載の方法。 22. The method according to 20, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the container wall.
23.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、22に記載の方法。 23. The method of 22 in which a monochromatic light source is focused on a sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
24.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、21~23のいずれかに記載の方法。 24. The method according to any of 21-23, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
25.対照が、微生物の存在しないサンプルと同じ成分を有する組成物である、1~24のいずれかに記載の方法。 25. The method according to any of 1-24, wherein the control is a composition having the same components as the sample in the absence of microorganisms.
抗微生物剤感受性を特徴づけるための方法
1.抗微生物剤に対する微生物の抗微生物剤感受性を判定する方法であって、以下の工程を含む方法:
微生物および抗微生物剤をそれぞれ含む複数のサンプルに単色光源を一定期間照射し、該一定期間照射されたサンプルのそれぞれからの蛍光を検出する工程であって、各サンプルが同じ濃度の微生物および異なる濃度の抗微生物剤を含む、照射および検出工程;
各サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照によって生成された蛍光の正規化された変化率と比較することにより、各サンプルにおける蛍光の変化率を計算する工程;ならびに
複数のサンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて、抗微生物剤に対する微生物の感受性を判定する工程。
Methods for characterizing antimicrobial susceptibility
1. A method for determining the antimicrobial agent susceptibility of a microorganism to an antimicrobial agent, which comprises the following steps:
A step of irradiating a plurality of samples containing microorganisms and antimicrobial agents with a monochromatic light source for a certain period of time to detect fluorescence from each of the samples irradiated for a certain period of time, wherein each sample has the same concentration of microorganisms and different concentrations. Irradiation and detection steps, including antimicrobial agents;
Calculate the rate of change in fluorescence in each sample by comparing the normalized rate of change in the detected fluorescence intensity produced by each sample to the normalized rate of change in fluorescence produced by the control. Steps; as well as determining the susceptibility of microorganisms to antimicrobial agents based on the calculated rate of change in fluorescence of multiple samples.
2.各サンプルについて蛍光の計算された変化率を比較する工程をさらに含む、1に記載の方法。 2. The method according to 1, further comprising the step of comparing the calculated rate of change of fluorescence for each sample.
3.比較する工程が、各サンプルの抗微生物剤の濃度の対数の関数として各サンプルの蛍光の計算された変化率をプロットする工程を含む、2に記載の方法。 3. The method according to 2, wherein the step of comparison comprises plotting the calculated rate of change of fluorescence of each sample as a function of the logarithm of the concentration of antimicrobial agent in each sample.
4.蛍光の変化率の低下を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程をさらに含む、2~3のいずれかに記載の方法。 4. The method according to any one of 2 to 3, further comprising a step of determining the concentration of an antimicrobial agent indicating a decrease in the rate of change in fluorescence.
5.蛍光の変化率の上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程をさらに含む、4に記載の方法。 5. The method according to 4, further comprising the step of determining the concentration of an antimicrobial agent indicating an increase in the rate of change in fluorescence.
6.各サンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて、各サンプル中の微生物の代謝活性を判定する工程をさらに含む、1に記載の方法。 6. The method according to 1, further comprising determining the metabolic activity of the microorganisms in each sample based on the calculated rate of change of fluorescence of each sample.
7.代謝活性の低下を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程をさらに含む、6に記載の方法。 7. The method according to 6, further comprising the step of determining the concentration of an antimicrobial agent indicating a decrease in metabolic activity.
8.代謝活性の上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定する工程をさらに含む、6に記載の方法。 8. The method according to 6, further comprising the step of determining the concentration of an antimicrobial agent showing an increase in metabolic activity.
9.各サンプルが、10コロニー形成単位(CFU)以上の濃度の微生物を含む、1~8のいずれかに記載の方法。 9. The method according to any of 1-8, wherein each sample contains microorganisms at a concentration of 10 colony forming units (CFU) or higher.
10.各サンプルが、14CFU以上の濃度の微生物を含む、9に記載の方法。 10. The method according to 9, wherein each sample contains microorganisms at a concentration of 14 CFU or higher.
11.100コロニー形成単位(CFU)以上の濃度の微生物を有する微生物組成物から各サンプルをアリコートする工程を含む、9に記載の方法。 11. The method according to 9, comprising the step of aliquoting each sample from a microbial composition having a concentration of microorganisms above 100 colony forming units (CFU).
12.複数のサンプル中の抗微生物剤の濃度の範囲が、抗微生物剤の最小発育阻止濃度未満の濃度から抗微生物剤の最小殺菌濃度より高い濃度にまで及ぶ、1~11のいずれかに記載の方法。 12. Described in one of 1 to 11, wherein the concentration range of the antimicrobial agent in multiple samples ranges from a concentration below the minimum inhibitory concentration of the antimicrobial agent to a concentration higher than the minimum bactericidal concentration of the antimicrobial agent. the method of.
13.サンプルを照射する前に、抗微生物剤を微生物と所定の期間インキュベートする工程をさらに含む、1~12のいずれかに記載の方法。 13. The method according to any of 1-12, further comprising the step of incubating the antimicrobial agent with the microorganism for a predetermined period of time prior to irradiation of the sample.
14.抗微生物剤が微生物と10分以上インキュベートされる、13に記載の方法。 14. The method according to 13, wherein the antimicrobial agent is incubated with the microorganism for at least 10 minutes.
15.抗微生物剤が微生物と20分以上インキュベートされる、13に記載の方法。 15. The method according to 13, wherein the antimicrobial agent is incubated with the microorganism for at least 20 minutes.
16.サンプルが還元物質を含む、1~15のいずれかに記載の方法。 16. The method according to any of 1 to 15, wherein the sample contains a reducing substance.
17.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、16に記載の方法。 17. The method according to 16, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
18.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、16~17のいずれかに記載の方法。 18. The method according to any of 16-17, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
19.サンプルがサンプル容器内で照射される、1~18のいずれかに記載の方法。 19. The method according to any of 1-18, wherein the sample is irradiated in the sample container.
20.サンプル容器がガラスバイアルである、19に記載の方法。 20. The method according to 19, wherein the sample container is a glass vial.
21.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、20に記載の方法。 21. The method according to 20, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic coating.
22.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、21に記載の方法。 22. The method of 21. The glass vial comprises a wall with a zwitterionic silane coating.
23.サンプルがサンプルと容器の壁との界面において照射される、19~22のいずれかに記載の方法。 23. The method according to any of 19-22, wherein the sample is irradiated at the interface between the sample and the wall of the container.
24.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、23に記載の方法。 24. The method of 23, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
25.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、24に記載の方法。 25. The method of 24, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the container wall.
26.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、24に記載の方法。 26. The method of 24, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
27.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、24~27のいずれかに記載の方法。 27. The method according to any of 24-27, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
28.サンプルおよび対照によって生成される蛍光が2500cm-1~3500cm-1で検出される、1~27のいずれかに記載の方法。 28. The method according to any of 1-27, wherein the fluorescence produced by the sample and control is detected at 2500 cm -1 to 3500 cm -1 .
29.サンプルおよび対照によって生成される蛍光が3000cm-1で検出される、28に記載の方法。 29. The method according to 28, wherein the fluorescence produced by the sample and control is detected at 3000 cm -1 .
30.対照が、微生物を含まない組成物である、1~29のいずれかに記載の方法。 30. The method according to any of 1-29, wherein the control is a microbial-free composition.
31.対照が、微生物の存在しないサンプルと同じ成分を有する組成物である、1~30のいずれかに記載の方法。 31. The method according to any of 1-30, wherein the control is a composition having the same components as the sample in the absence of microorganisms.
32.単色光源を用いて複数の強度にわたって各サンプルを照射する工程を含む、1~31のいずれかに記載の方法。 32. The method according to any of 1-31, comprising the step of irradiating each sample over multiple intensities using a monochromatic light source.
未知の微生物の表現型を決定するための方法
1.微生物の表現型を特徴づける方法であって、以下の工程を含む方法:
微生物、架橋物質、およびアルブミンタンパク質を含むサンプルに単色光源を一定期間照射し、該一定期間にわたってサンプルからの蛍光を検出する工程;
サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照によって生成された蛍光の正規化された変化率と比較することにより、蛍光の変化率を計算する工程;ならびに
サンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて架橋開裂を判定する工程であって、架橋開裂の程度が微生物の表現型を示す、判定工程。
Methods for determining the phenotype of unknown microorganisms
1. A method of characterizing the phenotype of a microorganism, which includes the following steps:
A step of irradiating a sample containing a microorganism, a cross-linking substance, and an albumin protein with a monochromatic light source for a certain period of time to detect fluorescence from the sample over the certain period of time;
The step of calculating the rate of change in fluorescence by comparing the normalized rate of change in the detected fluorescence intensity generated by the sample with the normalized rate of change in the fluorescence produced by the control; as well as the sample. A step of determining cross-linking cleavage based on the calculated rate of change of fluorescence of, wherein the degree of cross-linking cleavage indicates the phenotype of the microorganism.
2.架橋物質がジスルフィドクロスリンカーである、1に記載の方法。 2. The method according to 1, wherein the cross-linking substance is a disulfide crosslinker.
3.架橋物質がグルタミン酸誘導体である、1~2のいずれかに記載の方法。 3. The method according to any one of 1 and 2, wherein the cross-linking substance is a glutamic acid derivative.
4.架橋物質が式(I):
の化合物を含む、3に記載の方法。
4. The cross-linking substance is formula (I) :.
3. The method according to 3, comprising the compound of.
5.架橋物質が、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が1:10~10:1であるような量でサンプル中に存在する、1~4のいずれかに記載の方法。 5. The method according to any of 1 to 4, wherein the cross-linking substance is present in the sample in an amount such that the cross-linking substance: albumin protein molar ratio is 1:10 to 10: 1.
6.架橋物質が、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が約1:2であるような量でサンプル中に存在する、5に記載の方法。 6. The method according to 5, wherein the cross-linking material is present in the sample in such an amount that the molar ratio of cross-linking material: albumin protein is approximately 1: 2.
7.サンプルの蛍光の計算された変化率の上昇が、微生物がアルブミンタンパク質における1つまたは複数の架橋を開裂する代謝産物を産生することを示す、1~6のいずれかに記載の方法。 7. The method according to any one of 1-6, indicating that an increase in the calculated rate of change of fluorescence of a sample produces a metabolite that cleaves one or more crosslinks in an albumin protein.
8.単色光源がレーザーである、1~7のいずれかに記載の方法。 8. The method according to any one of 1 to 7, wherein the monochromatic light source is a laser.
9.レーザーが、532nmで照射する固体レーザーである、8に記載の方法。 9. The method according to 8, wherein the laser is a solid-state laser that irradiates at 532 nm.
10.サンプルが疎水性化合物とアルブミンタンパク質とを含む、1~9のいずれかに記載の方法。 10. The method according to any of 1-9, wherein the sample comprises a hydrophobic compound and an albumin protein.
11.疎水性化合物がカロテノイドである、10に記載の方法。 11. The method according to 10, wherein the hydrophobic compound is a carotenoid.
12.疎水性化合物がリコピンである、11に記載の方法。 12. The method according to 11, wherein the hydrophobic compound is lycopene.
13.疎水性化合物がアルブミンタンパク質と非共有結合する、10~12のいずれかに記載の方法。 13. The method according to any of 10-12, wherein the hydrophobic compound non-covalently binds to the albumin protein.
14.サンプルが還元物質を含む、1~13のいずれかに記載の方法。 14. The method according to any of 1 to 13, wherein the sample contains a reducing substance.
15.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、14に記載の方法。 15. The method according to 14, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
16.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、14~15のいずれかに記載の方法。 16. The method according to any of 14-15, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
17.サンプルがサンプル容器内で照射される、1~16のいずれかに記載の方法。 17. The method according to any of 1 to 16, wherein the sample is irradiated in the sample container.
18.サンプル容器がガラスバイアルである、17に記載の方法。 18. The method according to 17, wherein the sample container is a glass vial.
19.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、18に記載の方法。 19. The method according to 18, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic coating.
20.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、19に記載の方法。 20. The method according to 19, wherein the glass vial comprises a wall with a zwitterionic silane coating.
21.サンプルがサンプルと容器の壁との界面において照射される、17~20のいずれかに記載の方法。 21. The method according to any of 17-20, wherein the sample is irradiated at the interface between the sample and the wall of the container.
22.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、21に記載の方法。 22. The method according to 21, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
23.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、請求項22に記載の方法。 23. The method of claim 22, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the wall of the container.
24.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、22に記載の方法。 24. The method of 22 in which a monochromatic light source is focused on a sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
25.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、22~24のいずれかに記載の方法。 25. The method according to any of 22-24, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
26.サンプルおよび対照によって生成される蛍光が2500cm-1~3500cm-1で検出される、1~25のいずれかに記載の方法。 26. The method according to any of 1-25, wherein the fluorescence produced by the sample and control is detected at 2500 cm -1 to 3500 cm -1 .
27.サンプルおよび対照によって生成される蛍光が3000cm-1で検出される、26に記載の方法。 27. The method according to 26, wherein the fluorescence produced by the sample and control is detected at 3000 cm -1 .
28.対照が、微生物を含まない組成物である、1~27のいずれかに記載の方法。 28. The method according to any of 1-27, wherein the control is a microbial-free composition.
29.対照が、微生物の存在しないサンプルと同じ成分を有する組成物である、1~28のいずれかに記載の方法。 29. The method according to any of 1-28, wherein the control is a composition having the same components as the sample in the absence of microorganisms.
30.単色光源を用いて複数の強度にわたって各サンプルを照射する工程を含む、1~29のいずれかに記載の方法。 30. The method according to any of 1 to 29, comprising the step of irradiating each sample over multiple intensities using a monochromatic light source.
共鳴ラマン分光法のためのシステム
1.単色光源と、
検出器と、
プロセッサと、
を含むシステムであって、プロセッサはプロセッサに動作可能に連結されたメモリを含み、メモリは命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、
第1の照射強度および第2の照射強度で単色光源を用いてサンプルを照射すること;
第1の照射強度および第2の照射強度における共鳴ラマン散乱の強度を判定すること;
第1の照射強度から第2の照射強度への照射強度の変化に応じた共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算すること;ならびに
サンプルの共鳴ラマン応答に対する変化を判定するために、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を単色光源による照射強度の変化率と比較すること
をプロセッサに実施させる、システム。
System for Resonance Raman spectroscopy
1. Monochromatic light source and
With the detector,
With the processor
In a system containing, the processor contains memory operably attached to the processor, the memory stores instructions, and the instructions are executed by the processor.
Irradiating the sample with a monochromatic light source at the first and second intensity;
Determining the intensity of resonant Raman scattering at the first and second irradiation intensities;
To calculate the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering in response to the change in intensity from the first irradiation intensity to the second irradiation intensity; and to determine the change in the sample's resonant Raman response to the resonant Raman scattering. A system that causes the processor to compare the rate of change in intensity with the rate of change in irradiation intensity from a monochromatic light source.
2.単色光源がレーザーである、1に記載のシステム。 2. The system according to 1, where the monochromatic light source is a laser.
3.レーザーがNd:YAGレーザーである、2に記載のシステム。 3. The system described in 2, where the laser is an Nd: YAG laser.
4.レーザーが2倍波Nd:YAGレーザーである、3に記載のシステム。 4. The system described in 3, where the laser is a double wave Nd: YAG laser.
5.検出器が電荷結合素子(CCD)検出器である、1~4のいずれかに記載のシステム。 5. The system according to any one of 1-4, wherein the detector is a charge-coupled device (CCD) detector.
6.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、単色光源によって複数の強度にわたってサンプルを一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、1~5のいずれかに記載のシステム。 6. Further includes instructions that, when executed by the processor, irradiate the sample with a monochromatic light source over multiple intensities for a period of time and force the processor to determine the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering. The system described in any of 5 to 5.
7.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、
単色光源によって複数の強度にわたって第1のサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定すること;
第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第1のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第1のサンプルの正味信号を計算すること;
単色光源によって複数の強度にわたって第2のサンプルを該一定期間照射し、第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定すること;および
第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第2のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第2のサンプルの正味信号を計算すること
をプロセッサに実施させる命令をさらに含む、1~6のいずれかに記載のシステム。
7. If the memory is executed by the processor
Irradiating the first sample over a period of time with a monochromatic light source to determine the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering for the first sample;
By comparing the normalized rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering with respect to the first sample to the normalized rate of change in the intensity of irradiation of the first sample with a monochromatic light source, the net signal of the first sample can be obtained. To calculate;
Irradiating the second sample over multiple intensities over a period of time with a monochromatic light source to determine the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering for the second sample; and normalizing the intensity of the resonant Raman scattering for the second sample. Further included is an instruction to force the processor to calculate the net signal of the second sample by comparing the resulting rate of change with the normalized rate of change of the intensity of the second sample from a monochromatic light source. The system described in any of 1 to 6.
8.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、比較された計算された正味信号に基づいて、第1のサンプルが第2のサンプルとは異なるガス組成を含むと判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、7に記載のシステム。 8. Have the processor determine that the first sample contains a different gas composition than the second sample, based on the calculated net signal compared, when the memory is run by the processor. The system described in 7, which further contains instructions.
9.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、比較された計算された正味信号に基づいて、活発に代謝している微生物を第1のサンプルまたは第2のサンプルが含んでいると判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、8に記載のシステム。 9. The memory determines that the first or second sample contains actively metabolizing microorganisms based on the calculated net signals compared when executed by the processor. 8 The system according to 8, further including instructions for causing the processor to perform.
サンプル中の微生物を検出するためのシステム
1.単色光源と、
検出器と、
プロセッサと、
を含むシステムであって、プロセッサはプロセッサに動作可能に連結されたメモリを含み、メモリは命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、
単色光源によって1つまたは複数の強度にわたってサンプルを一定期間照射し、サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算すること;
サンプルの共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源によるサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、サンプルの正味信号を計算すること;および
サンプルの計算された正味信号に基づいてサンプル中の微生物の有無を判定すること
をプロセッサに実施させる、システム。
System for detecting microorganisms in samples
1. Monochromatic light source and
With the detector,
With the processor
In a system that includes, the processor contains memory operably attached to the processor, the memory stores instructions, and the instructions are executed by the processor.
Irradiating a sample over a period of time with a monochromatic light source over one or more intensities and calculating the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering for the sample;
Compute the net signal of the sample by comparing the normalized rate of change of the intensity of the resonance Raman scattering of the sample with the normalized rate of change of the intensity of the sample irradiated by a monochromatic source; and the calculated sample. A system that causes a processor to determine the presence or absence of microorganisms in a sample based on the net signal.
2.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、サンプルの計算された正味信号が所定の閾値を超えた場合に微生物が存在すると判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、1に記載のシステム。 2. The instruction described in 1, further comprising an instruction to cause the processor to determine that a microorganism is present if the calculated net signal of the sample exceeds a predetermined threshold when the memory is executed by the processor. system.
2.所定の閾値が、1の正味信号である、2に記載のシステム。 2. The system according to 2, wherein the predetermined threshold is the net signal of 1.
3.単色光源がレーザーである、1~2のいずれかに記載のシステム。 3. The system described in any of 1-2, where the monochromatic light source is a laser.
4.レーザーが、532nmで照射する固体レーザーである、3に記載のシステム。 4. The system according to 3, wherein the laser is a solid-state laser that irradiates at 532 nm.
5.サンプルが、アルブミンタンパク質と非共有結合する疎水性化合物を含む、1~4のいずれかに記載のシステム。 5. The system according to any of 1 to 4, wherein the sample contains a hydrophobic compound that does not covalently bind to an albumin protein.
6.サンプルが還元物質を含む、1~5のいずれかに記載のシステム。 6. The system according to any of 1-5, wherein the sample contains a reducing substance.
7.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、6に記載のシステム。 7. The system according to 6, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
8.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、6~7のいずれかに記載のシステム。 8. The system according to any of 6-7, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
9.フリーラジカルスカベンジャーをさらに含む、1~8のいずれかに記載のシステム。 9. The system according to any of 1-8, further comprising a free radical scavenger.
10.フリーラジカルスカベンジャーがビリルビンまたはその誘導体を含む、9に記載のシステム。 10. The system according to 9, wherein the free radical scavenger contains bilirubin or a derivative thereof.
11.ビリルビンまたはその誘導体が0.5μM~2μMの濃度で存在する、10に記載のシステム。 11. The system according to 10, wherein bilirubin or a derivative thereof is present at a concentration of 0.5 μM to 2 μM.
12.ビリルビンが0.25μM~1.75μMの濃度で存在する、11に記載のシステム。 12. The system according to 11, wherein bilirubin is present at a concentration of 0.25 μM to 1.75 μM.
13.検出器が電荷結合素子(CCD)検出器である、1~12のいずれかに記載のシステム。 13. The system according to any of 1-12, wherein the detector is a charge-coupled device (CCD) detector.
14.サンプル容器をさらに含む、1~13のいずれかに記載のシステム。 14. The system according to any of 1 to 13, further including a sample container.
15.サンプル容器がガラスバイアルである、14に記載のシステム。 15. The system according to 14, wherein the sample container is a glass vial.
16.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、15に記載のシステム。 16. The system according to 15, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterionic coating.
17.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、16に記載のシステム。 17. The system according to 16, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterionic silane coating.
18.サンプルと容器の壁との界面においてサンプルを照射するように構成されている、14~17のいずれかに記載のシステム。 18. The system according to any of 14-17, which is configured to irradiate the sample at the interface between the sample and the wall of the container.
19.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、18に記載のシステム。 19. The system according to 18, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
20.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、19に記載のシステム。 20. The system according to 19, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the container wall.
21.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、20に記載のシステム。 21. The system according to 20, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
22.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、19~21のいずれかに記載のシステム。 22. The system according to any of 19-21, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
23.単色光源と、
検出器と、
プロセッサと、
を含むシステムであって、プロセッサはプロセッサに動作可能に連結されたメモリを含み、メモリは命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、
単色光源によって複数の強度にわたって第1のサンプルを一定期間照射し、第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を計算すること;
第1のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第1のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第1のサンプルの正味信号を計算すること;
単色光源によって複数の強度にわたって第2のサンプルを該一定期間照射し、第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定すること;
第2のサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による第2のサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、第2のサンプルの正味信号を計算すること;および
第1のサンプルの正味信号を第2のサンプルの正味信号と比較することにより、第1のサンプルまたは第2のサンプルのうちの1つまたは複数における微生物の有無を判定すること
をプロセッサに実施させる、システム。
23. Monochromatic light source and
With the detector,
With the processor
In a system containing, the processor contains memory operably attached to the processor, the memory stores instructions, and the instructions are executed by the processor.
Irradiating the first sample over a period of time with a monochromatic light source and calculating the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering for the first sample;
By comparing the normalized rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering with respect to the first sample to the normalized rate of change in the intensity of irradiation of the first sample with a monochromatic light source, the net signal of the first sample can be obtained. To calculate;
Irradiating the second sample over a plurality of intensities over a period of time with a monochromatic light source to determine the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering for the second sample;
The net signal of the second sample is obtained by comparing the normalized rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering with respect to the second sample to the normalized rate of change in the intensity of irradiation of the second sample with a monochromatic light source. To calculate; and to determine the presence or absence of microorganisms in one or more of the first sample or the second sample by comparing the net signal of the first sample with the net signal of the second sample. A system that causes the processor to perform.
24.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、第2のサンプルの計算された正味信号が第1のサンプルの計算された正味信号よりも大きい場合、微生物が第2のサンプルに存在すると判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、23に記載のシステム。 24. If the memory is run by the processor and the calculated net signal of the second sample is greater than the calculated net signal of the first sample, then the microorganism is determined to be present in the second sample. 23. The system according to 23, further including instructions for causing the processor to do so.
25.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、第1のサンプルの計算された正味信号が第2のサンプルの計算された正味信号よりも大きい場合、微生物が第1のサンプルに存在すると判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、24に記載のシステム。 25. If the memory is run by the processor and the calculated net signal of the first sample is greater than the calculated net signal of the second sample, then the microorganism is determined to be present in the first sample. 24. The system described in 24, further including instructions that cause the processor to do so.
26.単色光源がレーザーである、23~25のいずれかに記載のシステム。 26. The system according to any of 23-25, wherein the monochromatic light source is a laser.
27.レーザーが、532nmで照射する固体レーザーである、26に記載のシステム。 27. The system according to 26, wherein the laser is a solid-state laser that irradiates at 532 nm.
28.サンプルが、アルブミンタンパク質と非共有結合する疎水性化合物を含む、23~27のいずれかに記載のシステム。 28. The system according to any of 23-27, wherein the sample comprises a hydrophobic compound that is non-covalently bound to an albumin protein.
29.サンプルが還元物質を含む、23~28のいずれかに記載のシステム。 29. The system according to any of 23-28, wherein the sample contains a reducing substance.
30.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、29に記載のシステム。 30. The system according to 29, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
31.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、29~30のいずれかに記載のシステム。 31. The system according to any of 29-30, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
32.フリーラジカルスカベンジャーをさらに含む、23~31のいずれかに記載のシステム。 32. The system according to any of 23-31, further comprising a free radical scavenger.
33.フリーラジカルスカベンジャーがビリルビンまたはその誘導体を含む、32に記載のシステム。 33. The system according to 32, wherein the free radical scavenger comprises bilirubin or a derivative thereof.
34.ビリルビンまたはその誘導体が0.5μM~2μMの濃度で存在する、33に記載のシステム。 34. The system according to 33, wherein bilirubin or a derivative thereof is present at a concentration of 0.5 μM to 2 μM.
35.ビリルビンが0.25μM~1.75μMの濃度で存在する、33に記載のシステム。 35. The system according to 33, wherein bilirubin is present at a concentration of 0.25 μM to 1.75 μM.
36.検出器が電荷結合素子(CCD)検出器である、70~79のいずれかに記載のシステム。 36. The system according to any of 70-79, wherein the detector is a charge-coupled device (CCD) detector.
37.サンプル容器をさらに含む、23~36のいずれかに記載のシステム。 37. The system according to any of 23-36, further comprising a sample container.
38.サンプル容器がガラスバイアルである、37に記載のシステム。 38. The system according to 37, wherein the sample container is a glass vial.
39.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、38に記載のシステム。 39. The system according to 38, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterionic coating.
40.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、39に記載のシステム。 40. The system according to 39, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterionic silane coating.
41.サンプルと容器の壁との界面においてサンプルを照射するように構成されている、37~40のいずれかに記載のシステム。 41. The system according to any of 37-40, which is configured to irradiate the sample at the interface between the sample and the wall of the container.
42.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、41に記載のシステム。 42. The system according to 41, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
43.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、42に記載のシステム。 43. The system according to 42, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the container wall.
44.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、42に記載のシステム。 44. The system according to 42, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
45.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、42~44のいずれかに記載のシステム。 45. The system according to any of 42-44, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
46.(a)単色光源と、
(b)光学調整コンポーネントと、
(c)光検出器と、
(d)命令を格納しておりかつプロセッサに動作可能に結合されているメモリを含む、プロセッサと、
を含むシステムであって、命令は、プロセッサによって実行された場合に、
単色光源を第1の照射強度および第2の照射強度でサンプルホルダー中のサンプルに所定期間照射すること;
光検出器を用いてサンプルからの散乱光を測定すること;
第1の照射強度および第2の照射強度における共鳴ラマン散乱および蛍光散乱の強度を判定すること;
共鳴ラマン散乱の強度および蛍光散乱の強度の変化率を計算すること;ならびに
正味信号を取得するために、共鳴ラマン散乱の強度および蛍光散乱の強度の変化率を補正すること
をプロセッサに実施させる、システム。
46. (a) Monochromatic light source and
(B) Optical adjustment components and
(C) Photodetector and
(D) With the processor, which contains the memory that stores the instructions and is operably coupled to the processor.
In a system that contains an instruction, when executed by a processor,
Irradiating the sample in the sample holder with a monochromatic light source at the first irradiation intensity and the second irradiation intensity for a predetermined period;
Measuring scattered light from a sample using a photodetector;
To determine the intensity of resonant Raman scattering and fluorescence scattering at the first and second irradiation intensities;
To calculate the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering and the intensity of the fluorescent scattering; and to have the processor correct the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering and the intensity of the fluorescent scattering to obtain a net signal. system.
47.光学調整コンポーネントが、調整可能な焦点を生成するように構成されたリニアテーブルに取り付けられたコリメート光学系を含む、46に記載のシステム。 47. The system according to 46, which includes collimating optics mounted on a linear table in which the optical adjustment component is configured to produce an adjustable focus.
48.光学調整コンポーネントが機械式シャッターを含む、46に記載のシステム。 48. The system described in 46, where the optical adjustment component includes a mechanical shutter.
49.複数のサンプルチャンバを含む回転テーブルをさらに含む、46に記載のシステム。 49. The system according to 46, further comprising a turntable containing multiple sample chambers.
50.回転テーブルが8つのサンプルチャンバを含む、49に記載のシステム。 50. The system described in 49, where the turntable contains eight sample chambers.
51.コリメート光学系と、
インコヒーレントに散乱した光を直線状に配列された光検出器上に広げるように構成された光学調整コンポーネントと
を含む、インコヒーレントに散乱された光を特徴づけるためのサブシステムをさらに含む、50に記載のシステム。
51. Collimated optics and
It also includes a subsystem for characterizing incoherently scattered light, including an optical tuning component configured to spread the incoherently scattered light onto a linearly arranged photodetector, 50. The system described in.
52.プロセッサが、命令を格納したメモリをさらに含み、命令は、プロセッサによって実行された場合に、サンプルチャンバのそれぞれに光を集束させるようにコリメート光学系を動かすことをプロセッサに実施させる、51に記載のシステム。 52. The processor further includes a memory containing the instructions, which, when executed by the processor, causes the processor to move the collimating optics to focus light on each of the sample chambers, 51. Described system.
53.サンプルが、リガンドを組み込んだアルブミンを含む、46に記載のシステム。 53. The system according to 46, wherein the sample contains albumin incorporating a ligand.
54.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、
標準参照サンプルからの蛍光散乱の強度の変化率を判定すること;
共鳴ラマン散乱の強度の変化率から、標準サンプルからの蛍光散乱の強度の変化率を減じたものとして、正味信号を計算すること
をプロセッサに実施させる命令をさらに含む、1に記載のシステム。
54. If the memory is executed by the processor
Determining the rate of change in the intensity of fluorescence scattering from a standard reference sample;
The system according to 1, further comprising an instruction to cause the processor to calculate the net signal as the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering minus the rate of change in the intensity of the fluorescent scattering from the standard sample.
55.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、
標準参照サンプルからの合計出力の変化率を判定すること;
共鳴ラマン散乱の強度の変化率から、標準サンプルからの共鳴ラマン散乱の強度の変化率を減じたものとして、正味信号を計算すること
をプロセッサに実施させる命令をさらに含む、53または54に記載のシステム。
55. If the memory is executed by the processor
Determining the rate of change of total output from the standard reference sample;
53 or 54, further comprising an instruction to force the processor to calculate the net signal as the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering minus the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering from the standard sample. system.
56.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、正味信号を所定の閾値と比較し、この比較に基づいて、活発に代謝している微生物を第1のサンプルが含んでいると判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、53または54に記載のシステム。 56. When the memory is executed by the processor, it compares the net signal with a given threshold and, based on this comparison, determines that the first sample contains actively metabolizing microorganisms. 53 or 54. The system according to 53 or 54, further including instructions to be performed by the processor.
57.サンプルが還元物質を含む、46に記載のシステム。 57. The system according to 46, wherein the sample contains a reducing substance.
58.サンプルがジスルフィド架橋物質を含む、57に記載のシステム。 58. The system according to 57, wherein the sample contains a disulfide crosslinker.
59.ジスルフィド架橋物質が、サンプル中の微生物によって産生される酵素または代謝産物によって開裂されるコアを含む、58に記載のシステム。 59. The system according to 58, wherein the disulfide cross-linking material comprises a core that is cleaved by an enzyme or metabolite produced by a microorganism in the sample.
60.架橋物質が式(I):
の化合物を含む、59に記載の方法。
60. The cross-linking material is formula (I):
59. The method according to 59, comprising the compound of.
61.サンプルホルダーがガラスバイアルである、46に記載のシステム。 61. The system according to 46, wherein the sample holder is a glass vial.
62.サンプルホルダーが、アルブミンの吸収を変えるコーティングを含む、46に記載のシステム。 62. The system according to 46, wherein the sample holder contains a coating that alters the absorption of albumin.
63.コーティングが双性イオンコーティングを含む、請求項62に記載のシステム。 63. The system of claim 62, wherein the coating comprises a zwitterionic coating.
64.プロセッサが、正味信号を最小化するために、サンプルを単色光源に曝露するように構成されている、46に記載のシステム。 64. The system according to 46, wherein the processor is configured to expose the sample to a monochromatic light source to minimize the net signal.
65.サンプルとサンプルホルダーの表面との界面においてサンプルを照射するように構成されている、46に記載のシステム。 65. The system according to 46, which is configured to irradiate the sample at the interface between the sample and the surface of the sample holder.
66.正味信号を最大化するように構成されている、65に記載のシステム。 66. The system according to 65, which is configured to maximize the net signal.
非線形ラマン分光法の際のレーザー出力のドリフトについて補正するためのシステム
1.単色光源と、
検出器と、
プロセッサと、
を含むシステムであって、プロセッサはプロセッサに動作可能に連結されたメモリを含み、メモリは命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、
単色光源によって複数の強度にわたって参照組成物を一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定することであって、参照組成物が、単色光源による照射強度の変化に応じて共鳴ラマン散乱の強度に変化を示さない参照化合物を含む、照射および判定すること;ならびに
単色光源が熱ドリフトを示しているかを判定するために、参照組成物に関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を、単色光源による参照組成物の照射強度の変化率と比較することにより、参照組成物の正味信号を計算すること
をプロセッサに実施させる、システム。
A system for compensating for laser output drift during nonlinear Raman spectroscopy
1. Monochromatic light source and
With the detector,
With the processor
In a system containing, the processor contains memory operably attached to the processor, the memory stores instructions, and the instructions are executed by the processor.
The reference composition is irradiated with a monochromatic light source over a plurality of intensities for a certain period of time, and the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering is determined . Irradiation and determination, including reference compounds that do not show a change in the intensity of the monochromatic light source; and the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering for the reference composition to determine if the monochromatic light source exhibits thermal drift. A system that causes a processor to calculate the net signal of a reference composition by comparing it to the rate of change of the irradiation intensity of the reference composition.
2.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、
単色光源によって一定範囲の強度にわたってサンプルを一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定すること;
補正係数を生成するために、参照組成物の正味信号を、単色光源によるサンプルの照射強度の変化率に乗ずること;および
単色光源の熱ドリフトについて補正するために、サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の判定された変化率から補正係数を減ずること
をプロセッサに実施させる命令をさらに含む、1に記載のシステム。
2. If the memory is executed by the processor
Irradiating a sample with a monochromatic light source over a range of intensities for a period of time to determine the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering;
To generate a correction factor, multiply the net signal of the reference composition by the rate of change of the irradiation intensity of the sample by the monochromatic light source; and to compensate for the thermal drift of the monochromatic light source, the intensity of the resonant Raman scattering for the sample. The system according to 1, further comprising an instruction to cause the processor to reduce the correction factor from the determined rate of change.
3.単色光源がレーザーである、1~2のいずれかに記載のシステム。 3. The system described in any of 1-2, where the monochromatic light source is a laser.
4.レーザーが、532nmで照射する固体レーザーである、3に記載のシステム。 4. The system according to 3, wherein the laser is a solid-state laser that irradiates at 532 nm.
5.サンプルが、アルブミンタンパク質と非共有結合する疎水性化合物を含む、1~4のいずれかに記載のシステム。 5. The system according to any of 1 to 4, wherein the sample contains a hydrophobic compound that does not covalently bind to an albumin protein.
6.サンプルが還元物質を含む、1~5のいずれかに記載のシステム。 6. The system according to any of 1-5, wherein the sample contains a reducing substance.
7.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、6に記載のシステム。 7. The system according to 6, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
8.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、6~7のいずれかに記載のシステム。 8. The system according to any of 6-7, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
9.フリーラジカルスカベンジャーをさらに含む、1~8のいずれかに記載のシステム。 9. The system according to any of 1-8, further comprising a free radical scavenger.
10.フリーラジカルスカベンジャーがビリルビンまたはその誘導体を含む、9に記載のシステム。 10. The system according to 9, wherein the free radical scavenger contains bilirubin or a derivative thereof.
11.ビリルビンまたはその誘導体が0.5μM~2μMの濃度で存在する、10に記載のシステム。 11. The system according to 10, wherein bilirubin or a derivative thereof is present at a concentration of 0.5 μM to 2 μM.
12.ビリルビンが0.25μM~1.75μMの濃度で存在する、10に記載のシステム。 12. The system according to 10, wherein bilirubin is present at a concentration of 0.25 μM to 1.75 μM.
13.前記一定期間が200秒~1500秒である、1~12のいずれかに記載のシステム。 13. The system according to any of 1 to 12, wherein the fixed period is 200 to 1500 seconds.
14.前記一定期間が600秒である、13に記載のシステム。 14. The system according to 13, wherein the fixed period is 600 seconds.
15.検出器が電荷結合素子(CCD)検出器である、1~14のいずれかに記載のシステム。 15. The system according to any of 1-14, wherein the detector is a charge-coupled device (CCD) detector.
抗微生物剤感受性を特徴づけるためのシステム
1.単色光源と、
検出器と、
プロセッサと、
を含むシステムであって、プロセッサはプロセッサに動作可能に連結されたメモリを含み、メモリは命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、
単色光源によって複数の強度にわたって、微生物および抗微生物剤をそれぞれ含む複数のサンプルを一定期間照射し、各照射されたサンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定することであって、各サンプルが同じ濃度の微生物および異なる濃度の抗微生物剤を含む、照射および判定すること;
各サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源による各サンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、各サンプルの正味信号を計算すること;ならびに
複数のサンプルの計算された正味信号に基づいて、抗微生物剤に対する微生物の感受性を判定すること
をプロセッサに実施させる、システム。
System for characterizing antimicrobial susceptibility
1. Monochromatic light source and
With the detector,
With the processor
In a system containing, the processor contains memory operably attached to the processor, the memory stores instructions, and the instructions are executed by the processor.
A monochromatic light source irradiates a plurality of samples containing microorganisms and antimicrobial agents over a plurality of intensities for a certain period of time, and determines the rate of change in the intensity of resonance Raman scattering for each irradiated sample. Irradiation and determination, including the same concentration of microorganisms and different concentrations of antimicrobial agent;
Compute the net signal for each sample by comparing the normalized rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering for each sample with the normalized rate of change for the intensity of each sample irradiated by a monochromatic source; A system that causes a processor to determine the susceptibility of a microorganism to an antimicrobial agent based on the calculated net signal of a sample of.
2.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、各サンプルについて計算された正味信号を比較することをプロセッサに実施させる命令をメモリに格納して含む、1に記載のシステム。 2. The system according to 1, wherein when the memory is executed by the processor, the instructions are stored in the memory to cause the processor to compare the net signals calculated for each sample.
3.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、各サンプルの抗微生物剤の濃度の対数の関数として各サンプルの計算された正味信号をプロットすることをプロセッサに実施させる命令をメモリに格納して含む、2に記載のシステム。 3. When the memory is executed by the processor, the instruction to make the processor execute to plot the calculated net signal of each sample as a function of the logarithm of the concentration of the antimicrobial agent of each sample is stored in the memory. Including, the system described in 2.
4.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、正味信号の低下を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる命令をメモリに格納して含む、2~3のいずれかに記載のシステム。 4. Described in one of 2-3, which contains an instruction in memory that causes the processor to determine the concentration of antimicrobial agent that indicates a decrease in the net signal when the memory is executed by the processor. System.
5.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、正味信号の上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる命令をメモリに格納して含む、4に記載のシステム。 5. The system according to 4, wherein the memory contains an instruction that causes the processor to determine the concentration of antimicrobial agent indicating an increase in the net signal when the memory is executed by the processor.
6.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、各サンプルの計算された正味信号に基づいて、各サンプル中の微生物の代謝活性を判定することをプロセッサに実施させる命令をメモリに格納して含む、1に記載のシステム。 6. The memory contains instructions that, when executed by the processor, cause the processor to determine the metabolic activity of the microorganisms in each sample based on the calculated net signal of each sample. , The system described in 1.
7.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、代謝活性の低下を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる命令をメモリに格納して含む、6に記載のシステム。 7. The system according to 6.
8.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、代謝活性の上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる命令をメモリに格納して含む、6に記載のシステム。 8. The system according to 6, wherein the memory contains an instruction that causes the processor to determine the concentration of an antimicrobial agent indicating an increase in metabolic activity when executed by the processor.
9.各サンプルが、10コロニー形成単位(CFU)以上の濃度の微生物を含む、1~8のいずれかに記載のシステム。 9. The system according to any of 1-8, wherein each sample contains microorganisms at a concentration of 10 colony forming units (CFU) or higher.
10.各サンプルが、14CFU以上の濃度の微生物を含む、9に記載のシステム。 10. The system according to 9, wherein each sample contains microorganisms at a concentration of 14 CFU or higher.
11.複数のサンプル中の抗微生物剤の濃度の範囲が、抗微生物剤の最小発育阻止濃度未満の濃度から抗微生物剤の最小殺菌濃度より高い濃度にまで及ぶ、1~10のいずれかに記載のシステム。 11. Described in one of 1 to 10, wherein the concentration range of the antimicrobial agent in multiple samples ranges from a concentration below the minimum inhibitory concentration of the antimicrobial agent to a concentration higher than the minimum bactericidal concentration of the antimicrobial agent. System.
12.サンプルが還元物質を含む、1~11のいずれかに記載のシステム。 12. The system according to any of 1 to 11, wherein the sample contains a reducing substance.
13.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、12に記載のシステム。 13. The system according to 12, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
14.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、12~13のいずれかに記載のシステム。 14. The system according to any of 12-13, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
15.サンプル容器をさらに含む、1~14のいずれかに記載のシステム。 15. The system according to any of 1-14, further comprising a sample container.
16.サンプル容器がガラスバイアルである、15に記載のシステム。 16. The system according to 15, where the sample container is a glass vial.
17.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、16に記載のシステム。 17. The system according to 16, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterionic coating.
18.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、17に記載のシステム。 18. The system according to 17, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterionic silane coating.
19.サンプルと容器の壁との界面においてサンプルを照射するように構成されている、15~18のいずれかに記載のシステム。 19. The system according to any of 15-18, which is configured to irradiate the sample at the interface between the sample and the wall of the container.
20.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、19に記載のシステム。 20. The system according to 19, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
21.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、20に記載のシステム。 21. The system according to 20, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the container wall.
22.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、20に記載のシステム。 22. The system according to 20, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
23.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、20~22のいずれかに記載のシステム。 23. The system according to any of 20-22, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
24.検出器が電荷結合素子(CCD)検出器である、1~23のいずれかに記載のシステム。 24. The system according to any of 1 to 23, wherein the detector is a charge-coupled device (CCD) detector.
未知の微生物の表現型を決定するためのシステム
1.単色光源と、
検出器と、
プロセッサと、
を含むシステムであって、プロセッサはプロセッサに動作可能に連結されたメモリを含み、メモリは命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、
単色光源によって複数の強度にわたって、微生物、架橋物質、およびアルブミンタンパク質を含むサンプルに単色光源を一定期間照射し、共鳴ラマン散乱の強度の変化率を判定すること;
サンプルに関する共鳴ラマン散乱の強度の正規化された変化率を、単色光源によるサンプルの照射強度の正規化された変化率と比較することにより、サンプルの正味信号を計算すること;ならびに
サンプルの計算された正味信号に基づいて架橋開裂を判定することであって、架橋開裂の程度が微生物の表現型を示す、判定すること
をプロセッサに実施させる、システム。
A system for determining the phenotype of unknown microorganisms
1. Monochromatic light source and
With the detector,
With the processor
In a system containing, the processor contains memory operably attached to the processor, the memory stores instructions, and the instructions are executed by the processor.
To determine the rate of change in the intensity of resonant Raman scattering by irradiating a sample containing microorganisms, cross-linking materials, and albumin proteins with a monochromatic light source over a period of time with a monochromatic light source;
Compute the net signal of the sample by comparing the normalized rate of change in the intensity of the resonance Raman scattering with respect to the sample to the normalized rate of change in the intensity of the sample irradiated by a monochromatic light source; as well as the calculation of the sample. A system in which a processor is made to determine that the degree of cross-linking cleavage indicates the phenotype of a microorganism based on the net signal.
2.架橋物質がジスルフィドクロスリンカーである、1に記載のシステム。 2. The system according to 1, wherein the cross-linking material is a disulfide crosslinker.
3.架橋物質がグルタミン酸誘導体である、1~2のいずれかに記載のシステム。 3. The system according to any one of 1-2, wherein the cross-linking substance is a glutamic acid derivative.
4.架橋物質が式(I):
の化合物を含む、3に記載のシステム。
4. The cross-linking substance is formula (I) :.
The system according to 3, which comprises a compound of.
5.架橋物質が、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が1:10~10:1であるような量でサンプル中に存在する、1~4のいずれかに記載のシステム。 5. The system according to any of 1-4, wherein the cross-linking material is present in the sample in an amount such that the cross-linking material: albumin protein molar ratio is 1:10 to 10: 1.
6.架橋物質が、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が約1:2であるような量でサンプル中に存在する、5に記載のシステム。 6. The system according to 5, wherein the cross-linking material is present in the sample in such an amount that the cross-linking material: albumin protein molar ratio is approximately 1: 2.
7.サンプルの計算された正味信号の経時的な上昇が、微生物がアルブミンタンパク質における1つまたは複数の架橋を開裂する代謝産物を産生することを示す、1~6のいずれかに記載のシステム。 7. The system according to any one of 1-6, wherein an increase in the calculated net signal of the sample over time indicates that the microorganism produces a metabolite that cleaves one or more crosslinks in the albumin protein.
8.単色光源がレーザーである、1~7のいずれかに記載のシステム。 8. The system described in any of 1-7, wherein the monochromatic light source is a laser.
9.レーザーが、532nmで照射する固体レーザーである、8に記載のシステム。 9. The system according to 8, wherein the laser is a solid-state laser that irradiates at 532 nm.
10.サンプルが疎水性化合物とアルブミンタンパク質とを含む、1~9のいずれかに記載のシステム。 10. The system according to any of 1-9, wherein the sample contains a hydrophobic compound and an albumin protein.
11.疎水性化合物がカロテノイドである、10に記載のシステム。 11. The system according to 10, wherein the hydrophobic compound is a carotenoid.
12.疎水性化合物がリコピンである、11に記載のシステム。 12. The system according to 11, wherein the hydrophobic compound is lycopene.
13.疎水性化合物がアルブミンタンパク質と非共有結合する、10~12のいずれかに記載のシステム。 13. The system according to any of 10-12, wherein the hydrophobic compound non-covalently binds to the albumin protein.
14.サンプルが還元物質を含む、1~13のいずれかに記載のシステム。 14. The system according to any of 1 to 13, wherein the sample contains a reducing substance.
15.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、14に記載のシステム。 15. The system according to 14, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
16.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、14~15のいずれかに記載のシステム。 16. The system according to any of 14-15, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
17.サンプル容器をさらに含む、1~16のいずれかに記載のシステム。 17. The system according to any of 1-16, further comprising a sample container.
18.サンプル容器がガラスバイアルである、17に記載のシステム。 18. The system according to 17, wherein the sample container is a glass vial.
19.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、18に記載のシステム。 19. The system according to 18, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterionic coating.
20.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、19に記載のシステム。 20. The system according to 19, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterionic silane coating.
21.サンプルと容器の壁との界面においてサンプルを照射するように構成されている、17~20のいずれかに記載のシステム。 21. The system according to any of 17-20, which is configured to irradiate the sample at the interface between the sample and the wall of the container.
22.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、21に記載のシステム。 22. The system according to 21, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
23.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、22に記載のシステム。 23. The system according to 22 in which a monochromatic light source is focused on a sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the container wall.
24.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、22に記載のシステム。 24. The system according to 22 in which a monochromatic light source is focused on the sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
25.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、22~24のいずれかに記載のシステム。 25. The system according to any of 22-24, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
26.検出器が電荷結合素子(CCD)検出器である、1~25のいずれかに記載のシステム。 26. The system according to any of 1-25, wherein the detector is a charge-coupled device (CCD) detector.
蛍光を介してサンプル中の微生物を検出するためのシステム
1.単色光源と、
検出器と、
プロセッサと、
を含むシステムであって、プロセッサはプロセッサに動作可能に連結されたメモリを含み、メモリは命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、
単色光源によりサンプルを一定期間照射し、該一定期間にわたってサンプルからの蛍光を検出すること;
サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照からの蛍光の正規化された変化率と比較することにより、微生物の存在に起因する蛍光の変化率を計算すること;および
サンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて、サンプル中の微生物の有無を判定すること
をプロセッサに実施させる、システム。
A system for detecting microorganisms in a sample via fluorescence
1. Monochromatic light source and
With the detector,
With the processor
In a system containing, the processor contains memory operably attached to the processor, the memory stores instructions, and the instructions are executed by the processor.
Irradiating the sample with a monochromatic light source for a certain period of time and detecting the fluorescence from the sample over the certain period of time;
Calculate the rate of change in fluorescence due to the presence of microorganisms by comparing the normalized rate of change in the intensity of the detected fluorescence generated by the sample to the normalized rate of change in fluorescence from the control. That; and a system that causes the processor to determine the presence or absence of microorganisms in the sample based on the calculated rate of change of fluorescence of the sample.
2.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、蛍光の計算された変化率が所定の閾値を超えた場合に微生物が存在すると判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、1に記載のシステム。 2. The instruction according to 1, further comprising an instruction to cause the processor to determine that a microorganism is present when the calculated rate of change of fluorescence exceeds a predetermined threshold when the memory is executed by the processor. system.
3.単色光源がレーザーである、1~2のいずれかに記載のシステム。 3. The system described in any of 1-2, where the monochromatic light source is a laser.
4.レーザーが、532nmで照射する固体レーザーである、3に記載のシステム。 4. The system according to 3, wherein the laser is a solid-state laser that irradiates at 532 nm.
5.サンプルが、アルブミンタンパク質と非共有結合する疎水性化合物を含む、1~4のいずれかに記載のシステム。 5. The system according to any of 1 to 4, wherein the sample contains a hydrophobic compound that does not covalently bind to an albumin protein.
6.サンプルが還元物質を含む、1~5のいずれかに記載のシステム。 6. The system according to any of 1-5, wherein the sample contains a reducing substance.
7.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、6に記載のシステム。 7. The system according to 6, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
8.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、6~7のいずれかに記載のシステム。 8. The system according to any of 6-7, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
9.検出器が電荷結合素子(CCD)検出器である、1~8のいずれかに記載のシステム。 9. The system according to any of 1-8, wherein the detector is a charge-coupled device (CCD) detector.
10.サンプル容器をさらに含む、1~9のいずれかに記載のシステム。 10. The system according to any of 1-9, further including a sample container.
11.サンプル容器がガラスバイアルである、10に記載のシステム。 11. The system according to 10, wherein the sample container is a glass vial.
12.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、11に記載のシステム。 12. The system according to 11, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterionic coating.
13.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、12に記載のシステム。 13. The system according to 12, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterionic silane coating.
14.サンプルと容器の壁との界面においてサンプルを照射するように構成されている、11~13のいずれかに記載のシステム。 14. The system according to any of 11-13, which is configured to irradiate the sample at the interface between the sample and the wall of the container.
15.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、14に記載のシステム。 15. The system according to 14, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
16.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、15に記載のシステム。 16. The system according to 15, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the container wall.
17.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、16に記載のシステム。 17. The system according to 16, wherein a monochromatic light source is focused on the sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
18.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、15~17のいずれかに記載のシステム。 18. The system according to any of 15-17, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
19.サンプルおよび対照によって生成される蛍光が2500cm-1~3500cm-1で検出される、1~18のいずれかに記載のシステム。 19. The system according to any of 1-18, wherein the fluorescence produced by the sample and control is detected at 2500 cm -1 to 3500 cm -1 .
20.サンプルおよび対照によって生成される蛍光が3000cm-1で検出される、19に記載のシステム。 20. The system according to 19, wherein the fluorescence produced by the sample and control is detected at 3000 cm -1 .
21.対照が、微生物を含まない組成物である、1~20のいずれかに記載のシステム。 21. The system according to any of 1-20, wherein the control is a microbial-free composition.
22.微生物が病原性微生物である、1~21のいずれかに記載のシステム。 22. The system according to any of 1-21, wherein the microorganism is a pathogenic microorganism.
23.対照が、微生物の存在しないサンプルと同じ成分を有する組成物である、1~22のいずれかに記載のシステム。 23. The system according to any of 1-22, wherein the control is a composition having the same components as the sample in the absence of microorganisms.
24.単色光源を用いて複数の強度にわたってサンプルを照射するように構成されている、1~23のいずれかに記載のシステム。 24. The system according to any of 1-23, which is configured to irradiate a sample over multiple intensities using a monochromatic light source.
抗微生物剤感受性を特徴づけるためのシステム
1.単色光源と、
検出器と、
プロセッサと、
を含むシステムであって、プロセッサはプロセッサに動作可能に連結されたメモリを含み、メモリは命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、
微生物および抗微生物剤をそれぞれ含む、微生物を含む複数のサンプルに単色光源を一定期間照射し、該一定期間照射されたサンプルのそれぞれからの蛍光を検出することであって、各サンプルが同じ濃度の微生物および異なる濃度の抗微生物剤を含む、照射および検出すること;
各サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照によって生成された蛍光の正規化された変化率と比較することにより、各サンプルにおける蛍光の変化率を計算すること;ならびに
複数のサンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて、抗微生物剤に対する微生物の感受性を判定すること
をプロセッサに実施させる、システム。
System for characterizing antimicrobial susceptibility
1. Monochromatic light source and
With the detector,
With the processor
In a system containing, the processor contains memory operably attached to the processor, the memory stores instructions, and the instructions are executed by the processor.
Multiple samples containing microorganisms, each containing a microorganism and an antimicrobial agent, are irradiated with a monochromatic light source for a certain period of time, and fluorescence from each of the samples irradiated for the certain period is detected, and each sample has the same concentration. Irradiation and detection, including microorganisms and different concentrations of antimicrobial agents;
Calculate the rate of change in fluorescence in each sample by comparing the normalized rate of change in the detected fluorescence intensity produced by each sample to the normalized rate of change in fluorescence produced by the control. That; as well as a system that causes the processor to determine the susceptibility of a microorganism to an antimicrobial agent based on the calculated rate of change of fluorescence of multiple samples.
2.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、各サンプルについて蛍光の計算された変化率を比較することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、1に記載のシステム。 2. The system according to 1, further comprising an instruction to cause the processor to compare the calculated rate of change of fluorescence for each sample when the memory is executed by the processor.
3.比較する工程が、各サンプルの抗微生物剤の濃度の対数の関数として各サンプルの蛍光の計算された変化率をプロットする工程を含む、2に記載のシステム。 3. The system according to 2, wherein the step of comparison comprises plotting the calculated rate of change of fluorescence of each sample as a function of the logarithm of the concentration of antimicrobial agent in each sample.
4.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、蛍光の変化率の低下を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、1に記載のシステム。 4. The system according to 1, further comprising an instruction to cause the processor to determine the concentration of antimicrobial agent indicating a decrease in the rate of change in fluorescence when the memory is executed by the processor.
5.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、蛍光の変化率の上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、1に記載のシステム。 5. The system according to 1, further comprising an instruction to cause the processor to determine the concentration of antimicrobial agent indicating an increase in the rate of change in fluorescence when the memory is executed by the processor.
6.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、各サンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて各サンプル中の微生物の代謝活性を判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、1に記載のシステム。 6. To include an instruction that causes the processor to determine the metabolic activity of the microorganisms in each sample based on the calculated rate of change of fluorescence of each sample when the memory is executed by the processor. Described system.
7.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、代謝活性の低下を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、1に記載のシステム。 7. The system according to 1, further comprising an instruction to cause the processor to determine the concentration of an antimicrobial agent indicating a decrease in metabolic activity when the memory is executed by the processor.
8.メモリが、プロセッサによって実行された場合に、代謝活性の上昇を示す抗微生物剤の濃度を判定することをプロセッサに実施させる命令をさらに含む、1に記載のシステム。 8. The system according to 1, further comprising an instruction to cause the processor to determine the concentration of an antimicrobial agent indicating an increase in metabolic activity when the memory is executed by the processor.
9.各サンプルが、10コロニー形成単位(CFU)以上の濃度の微生物を含む、1~8のいずれかに記載のシステム。 9. The system according to any of 1-8, wherein each sample contains microorganisms at a concentration of 10 colony forming units (CFU) or higher.
10.各サンプルが、14CFU以上の濃度の微生物を含む、9に記載のシステム。 10. The system according to 9, wherein each sample contains microorganisms at a concentration of 14 CFU or higher.
11.各サンプルが、100コロニー形成単位(CFU)以上の濃度の微生物を有する微生物組成物からアリコートされる、9に記載のシステム。 11. The system according to 9, wherein each sample is aliquoted from a microbial composition having a concentration of 100 colony forming units (CFU) or higher.
12.複数のサンプル中の抗微生物剤の濃度の範囲が、抗微生物剤の最小発育阻止濃度未満の濃度から抗微生物剤の最小殺菌濃度より高い濃度にまで及ぶ、1~11のいずれかに記載のシステム。 12. Described in one of 1 to 11, wherein the concentration range of the antimicrobial agent in multiple samples ranges from a concentration below the minimum inhibitory concentration of the antimicrobial agent to a concentration higher than the minimum bactericidal concentration of the antimicrobial agent. System.
13.サンプルを照射する前に、抗微生物剤が微生物と所定の期間インキュベートされる、1~12のいずれかに記載のシステム。 13. The system according to any of 1-12, wherein the antimicrobial agent is incubated with the microorganism for a predetermined period of time before irradiating the sample.
14.抗微生物剤が微生物と10分以上インキュベートされる、13に記載のシステム。 14. The system according to 13, wherein the antimicrobial agent is incubated with the microorganism for at least 10 minutes.
15.抗微生物剤が微生物と20分以上インキュベートされる、13に記載のシステム。 15. The system according to 13, wherein the antimicrobial agent is incubated with the microorganism for at least 20 minutes.
16.サンプルが還元物質を含む、1~15のいずれかに記載のシステム。 16. The system according to any of 1 to 15, wherein the sample contains a reducing substance.
17.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、16に記載のシステム。 17. The system according to 16, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
18.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、16~17のいずれかに記載のシステム。 18. The system according to any of 16-17, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
19.サンプルがサンプル容器内で照射される、1~18のいずれかに記載のシステム。 19. The system according to any of 1-18, wherein the sample is irradiated in the sample container.
20.サンプル容器がガラスバイアルである、19に記載のシステム。 20. The system according to 19, wherein the sample container is a glass vial.
21.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、20に記載のシステム。 21. The system according to 20, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterion coating.
22.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、21に記載のシステム。 22. The system according to 21, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterionic silane coating.
23.サンプルと容器の壁との界面においてサンプルを照射するように構成されている、19~22のいずれかに記載のシステム。 23. The system according to any of 19-22, which is configured to irradiate the sample at the interface between the sample and the wall of the container.
24.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、23に記載のシステム。 24. The system according to 23, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
25.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、24に記載のシステム。 25. The system according to 24, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the container wall.
26.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、24に記載のシステム。 26. The system according to 24, wherein the monochromatic light source is focused on the sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
27.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、24~27のいずれかに記載のシステム。 27. The system according to any of 24-27, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
28.サンプルおよび対照によって生成される蛍光を2500cm-1~3500cm-1で検出するように構成されている、1~27のいずれかに記載のシステム。 28. The system according to any of 1-27, which is configured to detect the fluorescence produced by the sample and control at 2500 cm -1 to 3500 cm -1 .
29.サンプルおよび対照によって生成される蛍光を3000cm-1で検出するように構成されている、28に記載のシステム。 29. The system according to 28, which is configured to detect fluorescence produced by samples and controls at 3000 cm -1 .
30.対照が、微生物を含まない組成物である、請求項1~29のいずれかに記載のシステム。 30. The system of any of claims 1-29, wherein the control is a microbial-free composition.
31.対照が、微生物の存在しないサンプルと同じ成分を有する組成物である、1~30のいずれかに記載のシステム。 31. The system according to any of 1-30, wherein the control is a composition having the same components as the sample in the absence of microorganisms.
32.複数の強度にわたって各サンプルに単色光源を照射するように構成されている、1~31のいずれかに記載のシステム。 32. The system according to any of 1-31, which is configured to illuminate each sample with a monochromatic light source over multiple intensities.
未知の微生物の表現型を決定するためのシステム
1.単色光源と、
検出器と、
プロセッサと、
を含むシステムであって、プロセッサはプロセッサに動作可能に連結されたメモリを含み、メモリは命令を格納しており、命令は、プロセッサによって実行された場合に、
微生物、架橋物質、およびアルブミンタンパク質を含むサンプルに単色光源を一定期間照射し、該一定期間にわたってサンプルからの蛍光を検出すること;
サンプルによって生成された検出された蛍光の強度の正規化された変化率を、対照によって生成された蛍光の正規化された変化率と比較することにより、蛍光の変化率を計算すること;ならびに
サンプルの蛍光の計算された変化率に基づいて架橋開裂を判定することであって、架橋開裂の程度が微生物の表現型を示す、判定すること
をプロセッサに実施させる、システム。
A system for determining the phenotype of unknown microorganisms
1. Monochromatic light source and
With the detector,
With the processor
In a system containing, the processor contains memory operably attached to the processor, the memory stores instructions, and the instructions are executed by the processor.
Irradiating a sample containing microorganisms, cross-linking substances, and albumin protein with a monochromatic light source for a certain period of time to detect fluorescence from the sample over a certain period of time;
Calculating the rate of change in fluorescence by comparing the normalized rate of change in the intensity of the detected fluorescence generated by the sample to the normalized rate of change in the fluorescence produced by the control; as well as the sample. A system in which a processor is made to determine that the degree of cross-linking cleavage indicates the phenotype of a microorganism, which is to determine the cross-linking cleavage based on the calculated rate of change of fluorescence.
2.架橋物質がジスルフィドクロスリンカーである、1に記載のシステム。 2. The system according to 1, wherein the cross-linking material is a disulfide crosslinker.
3.架橋物質がグルタミン酸誘導体である、1~2のいずれかに記載のシステム。 3. The system according to any one of 1-2, wherein the cross-linking substance is a glutamic acid derivative.
4.架橋物質が式(I)
の化合物を含む、3に記載のシステム。
4. The cross-linking substance is formula (I)
The system according to 3, which comprises a compound of.
5.架橋物質が、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が1:10~10:1であるような量でサンプル中に存在する、1~4のいずれかに記載のシステム。 5. The system according to any of 1-4, wherein the cross-linking material is present in the sample in an amount such that the cross-linking material: albumin protein molar ratio is 1:10 to 10: 1.
6.架橋物質が、架橋物質:アルブミンタンパク質のモル比が約1:2であるような量でサンプル中に存在する、5に記載のシステム。 6. The system according to 5, wherein the cross-linking material is present in the sample in such an amount that the cross-linking material: albumin protein molar ratio is approximately 1: 2.
7.サンプルの蛍光の計算された変化率の上昇が、微生物がアルブミンタンパク質における1つまたは複数の架橋を開裂する代謝産物を産生するとプロセッサに示させる、1~6のいずれかに記載のシステム。 7. The system according to any of 1-6, wherein the increased rate of change in the fluorescence of the sample causes the processor to indicate that the microorganism produces a metabolite that cleaves one or more crosslinks in the albumin protein.
8.単色光源がレーザーである、1~7のいずれかに記載のシステム。 8. The system described in any of 1-7, wherein the monochromatic light source is a laser.
9.レーザーが、532nmで照射する固体レーザーである、8に記載のシステム。 9. The system according to 8, wherein the laser is a solid-state laser that irradiates at 532 nm.
10.サンプルが疎水性化合物とアルブミンタンパク質とを含む、1~9のいずれかに記載のシステム。 10. The system according to any of 1-9, wherein the sample contains a hydrophobic compound and an albumin protein.
11.疎水性化合物がカロテノイドである、10に記載のシステム。 11. The system according to 10, wherein the hydrophobic compound is a carotenoid.
12.疎水性化合物がリコピンである、11に記載のシステム。 12. The system according to 11, wherein the hydrophobic compound is lycopene.
13.疎水性化合物がアルブミンタンパク質と非共有結合する、10~12のいずれかに記載のシステム。 13. The system according to any of 10-12, wherein the hydrophobic compound non-covalently binds to the albumin protein.
14.サンプルが還元物質を含む、1~13のいずれかに記載のシステム。 14. The system according to any of 1 to 13, wherein the sample contains a reducing substance.
15.還元物質がグルタチオンまたはその誘導体である、14に記載のシステム。 15. The system according to 14, wherein the reducing substance is glutathione or a derivative thereof.
16.還元物質がサンプル中に0.1mg/mL~1mg/mLの濃度で存在する、14~15のいずれかに記載のシステム。 16. The system according to any of 14-15, wherein the reducing substance is present in the sample at a concentration of 0.1 mg / mL to 1 mg / mL.
17.サンプル容器内のサンプルを照射するように構成されている、1~16のいずれかに記載のシステム。 17. The system according to any of 1-16, which is configured to irradiate the sample in the sample container.
18.サンプル容器がガラスバイアルである、17に記載のシステム。 18. The system according to 17, wherein the sample container is a glass vial.
19.ガラスバイアルが、双性イオンコーティングを有する壁を含む、18に記載のシステム。 19. The system according to 18, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterionic coating.
20.ガラスバイアルが、双性イオンシランコーティングを有する壁を含む、19に記載のシステム。 20. The system according to 19, wherein the glass vial contains a wall with a zwitterionic silane coating.
21.サンプルと容器の壁との界面においてサンプルを照射するように構成されている、17~20のいずれかに記載のシステム。 21. The system according to any of 17-20, which is configured to irradiate the sample at the interface between the sample and the wall of the container.
22.単色光源が、サンプルと容器の壁との界面の位置に集束される、21に記載のシステム。 22. The system according to 21, wherein the monochromatic light source is focused at the interface between the sample and the wall of the container.
23.単色光源が、容器の壁の表面から0.01mm~2mmの位置においてサンプルに集束される、22に記載のシステム。 23. The system according to 22 in which a monochromatic light source is focused on a sample at a position 0.01 mm to 2 mm from the surface of the container wall.
24.単色光源が、容器の壁の表面から約0.2mmの位置においてサンプルに集束される、22に記載のシステム。 24. The system according to 22 in which a monochromatic light source is focused on the sample at a position approximately 0.2 mm from the surface of the container wall.
25.単色光源がコリメートレンズを用いて集束される、22~24のいずれかに記載のシステム。 25. The system according to any of 22-24, wherein the monochromatic light source is focused using a collimating lens.
26.サンプルおよび対照によって生成される蛍光を2500cm-1~3500cm-1で検出するように構成されている、1~25のいずれかに記載のシステム。 26. The system according to any of 1-25, configured to detect fluorescence produced by samples and controls at 2500 cm -1 to 3500 cm -1 .
27.サンプルおよび対照によって生成される蛍光を3000cm-1で検出するように構成されている、26に記載のシステム。 27. The system according to 26, configured to detect fluorescence produced by samples and controls at 3000 cm -1 .
28.対照が、微生物を含まない組成物である、1~27のいずれかに記載のシステム。 28. The system according to any of 1-27, wherein the control is a microbial-free composition.
29.対照が、微生物の存在しないサンプルと同じ成分を有する組成物である、1~28のいずれかに記載のシステム。 29. The system according to any of 1-28, wherein the control is a composition having the same components as the sample in the absence of microorganisms.
30.複数の強度にわたってサンプルに単色光源を照射するように構成されている、1~29のいずれかに記載のシステム。 30. The system according to any of 1-29, which is configured to illuminate the sample with a monochromatic light source over multiple intensities.
実験
上で提示された開示から理解され得るように、本開示は多種多様な用途を有する。以下の実施例は、当業者に本発明の作製および使用法の完全な開示および説明を提供するために提示され、本発明の範囲を限定することも意図されていないし、以下の実験がすべてまたは唯一の実施された実験であると表すことも意図されていない。当業者であれば、本質的に同様の結果をもたらすために変更または修正され得る様々な重要でないパラメーターを容易に認識するはずである。使用された数値(例えば、量、温度など)に関して正確性を確実とするように努めているが、一部の実験誤差および偏差は考慮されるべきである。
As can be understood from the disclosures presented experimentally, this disclosure has a wide variety of uses. The following examples are presented to those skilled in the art to provide full disclosure and description of the fabrication and use of the invention, are not intended to limit the scope of the invention, and the following experiments are all or It is also not intended to be described as the only experiment performed. One of ordinary skill in the art should readily recognize various non-essential parameters that can be changed or modified to produce essentially similar results. Efforts are being made to ensure accuracy with respect to the numbers used (eg, quantity, temperature, etc.), but some experimental errors and deviations should be considered.
方法
対象の方法の一実施例は、調査対象の分子の励起状態の変化により影響を受ける吸収バンドギャップに波長が近いレーザーを中心として構築されたラマン分光計を含む。アルブミンに組み込まれたリコピンを含むシステムに関して、波長532nmのレーザーが使用され、それは、この波長がリコピン吸収三重線の裾にあり、励起状態の変化の影響を受けるためである。このシステムはまた、経時的にレーザー強度を少量変調するコンポーネントを含む。
One embodiment of the method of study comprises a Raman spectrometer constructed around a laser whose wavelength is close to the absorption bandgap affected by changes in the excited state of the molecule under study. For systems containing lycopene incorporated into albumin, a laser with a wavelength of 532 nm is used because this wavelength is at the tail of the lycopene absorption triplet and is subject to changes in excited state. The system also includes components that modulate the laser intensity in small amounts over time.
808nmの光ポンプを用いて共振器を1064nmで励起し、外部共振器において532nmにQスイッチすることにより532nmのレーザー光が生成される。最終的なQスイッチ共振器の出力は、共振器の向きに非常に敏感であり、共振器の向きは温度に非常に敏感である。そして温度は、共振器内からの熱の蓄積(および放散)によって変化する。よって、励起レーザーに印加される電流の変化は、外部共振器からの532nmレーザー光出力の変化として常に現れるとは限らない。 A 532 nm laser beam is generated by exciting the resonator at 1064 nm using an 808 nm optical pump and Q-switching to 532 nm in an external resonator. The output of the final Q-switched resonator is very sensitive to the resonator orientation, and the resonator orientation is very sensitive to temperature. The temperature then changes due to the accumulation (and dissipation) of heat from within the resonator. Therefore, changes in the current applied to the excitation laser do not always appear as changes in the 532 nm laser light output from the external resonator.
外部共振器の温度のわずかな変化がレーザーからの出力に影響し得ることがわかったため、これに影響を与えるメカニズムを使用してレーザー出力を変調できる。1つの態様において、CCDシャッター時間(すなわち、CCDでデータを取得するために使用される時間)を変えることが、レーザー出力に影響することがわかった。この例では、CCDからデータが出される頻度がCCD内の熱の蓄積に影響し、さらにこれがCCDに熱的に近接している外部レーザー共振器の温度に影響する。 Since it has been found that small changes in the temperature of the external resonator can affect the output from the laser, a mechanism that affects this can be used to modulate the laser output. In one embodiment, varying the CCD shutter time (ie, the time used to acquire data on the CCD) has been found to affect the laser output. In this example, the frequency with which the data is output from the CCD affects the heat buildup in the CCD, which in turn affects the temperature of the external laser cavity that is thermally close to the CCD.
対象のシステムは、レーザー強度が変調されるときの共鳴ラマン強度の時間依存変化を測定するように構成された。正規化された共鳴ラマン強度の変化率は、正規化されたレーザー強度の変化率と比較される。測定誤差を最小化するために、この比較は、レーザー強度の正規化された変化率で行われ得る。レーザー強度の変調に使用される制御パラメーターと結果として得られるレーザー変調との間の系統的な違いを排除するために、レーザー出力により強度が変化しない特性ラマンスペクトルを与える参照組成物を使用することによって、レーザー出力を特徴づけた。一例では、532nmの光で広いラマンスペクトルを与えるNIST SRM 2242を使用した。本開示による非線形共鳴ラマン分光法の一実施例を図1に示す。 The system of interest was configured to measure the time-dependent changes in resonant Raman intensity as the laser intensity was modulated. The rate of change in normalized resonance Raman intensity is compared to the rate of change in normalized laser intensity. To minimize measurement error, this comparison can be made with a normalized rate of change in laser intensity. To eliminate systematic differences between the control parameters used to modulate the laser intensity and the resulting laser modulation, use a reference composition that provides a characteristic Raman spectrum whose intensity does not change with laser output. Characterized the laser output. In one example, we used NIST SRM 2242, which gives a wide Raman spectrum with 532 nm light. An example of nonlinear resonance Raman spectroscopy according to the present disclosure is shown in FIG.
図1のトレースの勾配は、計算された正味信号である。勾配が1に等しくない場合、このことは、
における第2項(分極率の項)がゼロに等しくないことを示す。これは、レーザー自体によって引き起こされる変化、またはサンプルの物理的または化学的変化によって引き起こされる変化のいずれかを示すことができる。
The trace gradient in Figure 1 is the calculated net signal. If the gradient is not equal to 1, this means
It is shown that the second term (polarizability term) in is not equal to zero. This can indicate either the changes caused by the laser itself, or the changes caused by physical or chemical changes in the sample.
実施例1:
図2は、組成物の小さな変化を特徴づけるための非線形共鳴ラマン分光法の一実施例を示している。サンプルは、(その開示の全体が参照により本明細書に組み入れられる米国特許出願公開第2016/0324933号に記載されているように)アルブミンタンパク質と非共有結合しているリコピンを含み、これに微生物の代謝をサポートするために栄養緩衝剤およびpHを7.2に維持する緩衝剤が添加された。
Example 1:
FIG. 2 shows an example of nonlinear resonance Raman spectroscopy for characterizing small changes in composition. The sample contains lycopene that is non-covalently bound to an albumin protein (as described in US Patent Application Publication No. 2016/0324933, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference), which is a microorganism. A nutrient buffer and a buffer that maintains the pH at 7.2 were added to support the metabolism of albumin.
これらの例では、非線形共鳴ラマン分光法はリコピンの共鳴ラマンスペクトルを測定し、ラマンピークの大きさは組成物の小さな変化に敏感な関数である。リコピンはアルブミンに組み込まれるため、共鳴ラマン応答の非線形性(つまり、計算された非線形共鳴ラマン係数)は、アルブミンによって提供される環境を特徴づけ、またアルブミンが水に不溶性の分子を可溶化するように設計されているために、共鳴ラマンの非線形性は溶液中に存在する不溶性分子の量に対応する。 In these examples, nonlinear resonance Raman spectroscopy measures the resonance Raman spectrum of lycopene, where the magnitude of the Raman peak is a sensitive function to small changes in the composition. Since lycopene is incorporated into albumin, the non-linearity of the resonance Raman response (ie, the calculated nonlinear resonance Raman coefficient) characterizes the environment provided by albumin and also as albumin solubilizes water-insoluble molecules. Due to its design, the non-linearity of resonance Raman corresponds to the amount of insoluble molecules present in solution.
この実施例では、サンプルに存在するガスの量が、共鳴ラマン応答の非線形性によって特徴づけられる。一般的なガス(酸素、窒素、および二酸化炭素など)は水にいくらか溶解でき、溶解度は温度の上昇とともに低下する。よって、試験サンプルの1つまたは複数の部分を十分に長い時間高温(55℃など)に加熱すると、溶存ガスが過飽和になり、時間依存プロセスによって核生成する。次いで、この液体を37℃に冷却すると、液体は溶存ガスに関して不飽和になる。この不飽和液体が、名目上4℃で保管された(従って4℃でガスで飽和し、37℃で過飽和となる)アルブミン/リコピン試薬と混合されると、混合物は溶存ガスに関して不飽和となり得る。このシナリオでは、アルブミンに分配された溶解ガスの一部が溶液に移行し、アルブミンに取り込まれるガスの量が減少する。よって、不飽和液体の量(および不飽和の程度)を変えることにより、リコピン周辺の環境が変わり、共鳴ラマンの非線形性の変化によって特徴づけられる。 In this example, the amount of gas present in the sample is characterized by the non-linearity of the resonant Raman response. Some common gases (such as oxygen, nitrogen, and carbon dioxide) can be dissolved in water, and the solubility decreases with increasing temperature. Thus, heating one or more portions of the test sample to a high temperature (such as 55 ° C.) for a sufficiently long time causes the dissolved gas to become supersaturated and nucleate by a time-dependent process. The liquid is then cooled to 37 ° C. and the liquid becomes unsaturated with respect to the dissolved gas. When this unsaturated liquid is mixed with an albumin / lycopene reagent that is nominally stored at 4 ° C (thus saturate at 4 ° C and supersaturated at 37 ° C), the mixture can become unsaturated with respect to the dissolved gas. .. In this scenario, some of the dissolved gas distributed to albumin is transferred to the solution, reducing the amount of gas taken up by albumin. Thus, by changing the amount of unsaturated liquid (and the degree of unsaturated), the environment around lycopene changes and is characterized by changes in the non-linearity of the resonant Raman.
図2は、アルブミン/リコピン試薬をいずれも含む、様々な液剤に関する共鳴ラマン非線形係数の非線形性を示している。第1の実施例は、5℃で数週間保管され、37℃で試験された(従って、37℃でガスで過飽和となっている)試薬の比較を示している。試薬自体の非線形係数は3.3である。細菌(濃度10CFU/mL)を溶液に添加すると、非線形係数は3.7に上昇する。 FIG. 2 shows the nonlinearity of the resonant Raman nonlinearity coefficient for various solutions, including both albumin / lycopene reagents. The first example shows a comparison of reagents stored at 5 ° C for several weeks and tested at 37 ° C (and thus supersaturated with gas at 37 ° C). The non-linear coefficient of the reagent itself is 3.3. Addition of bacteria (concentration 10 CFU / mL) to the solution raises the nonlinear coefficient to 3.7.
実施例2:
ビリルビンは、血清中に存在する強力な抗酸化物質であり、532nmで非常に弱い光吸収を示す。この例では、ビリルビンを使用して、非線形共鳴ラマン分光法における信号を制御し、試験サンプルを特徴づける際の信号雑音比を改善する。
Example 2:
Bilirubin is a potent antioxidant present in serum and exhibits very weak light absorption at 532 nm. In this example, bilirubin is used to control the signal in nonlinear resonant Raman spectroscopy to improve the signal-to-noise ratio when characterizing the test sample.
記載されているサンプルにおいて、ビリルビンが添加され、アルブミンタンパク質と非共有結合する。図3および図4は、平均共鳴ラマンピーク強度に対するビリルビンの影響を示している。図3は、4つの非感染対照サンプルおよび3つの10CFU黄色ブドウ球菌感染サンプルからの平均ラマンピーク高さを示している。すべての場合において、試薬は、アルブミンに取り込まれ、4mLの緩衝媒体に希釈されたリコピンを含み、細菌の代謝を可能にするために0.5倍の栄養ブロスを含む。図4は、1μMのビリルビンを添加した4つの非感染対照サンプルと3つの10CFU黄色ブドウ球菌感染サンプルとからの平均ラマンピーク高さを示している。図3と比較すると、感染サンプルにおける低下はより長いタイムスケール(200秒に対して450秒)に移動しており、非感染対照サンプルはそれ以上低下を示さない。 In the samples described, bilirubin is added to non-covalently bind to albumin protein. Figures 3 and 4 show the effect of bilirubin on the mean resonant Raman peak intensity. FIG. 3 shows the average Raman peak height from 4 non-infected control samples and 3 10 CFU S. aureus infected samples. In all cases, the reagent is incorporated into albumin, contains diluted lycopene in a 4 mL buffer medium, and contains 0.5-fold nutrient broth to allow bacterial metabolism. FIG. 4 shows average Raman peak heights from 4 non-infected control samples supplemented with 1 μM bilirubin and 3 10 CFU S. aureus infected samples. Compared to FIG. 3, the decline in the infected sample has moved to a longer timescale (450 s vs. 200 s) and the non-infected control sample shows no further decline.
図5は、上記のサンプルの信号雑音比の判定を示している。この実施例では、「信号」は、t=0からX軸に示される時間までの直線あてはめを使用して計算された、非感染対照サンプルと10CFU黄色ブドウ球菌サンプルの共鳴ラマンピークの強度の平均変化率の差であり、「雑音」は、対照サンプルおよび10CFUサンプルの平均変化率の標準偏差の和である。信号雑音比は、時間(X軸上)およびビリルビンの添加量(μM単位で、凡例に表示)の関数としてプロットされている。より多くのビリルビンが添加されると、信号の構築がより遅くなり、負の値に戻る可能性も低くなる。 FIG. 5 shows the determination of the signal-to-noise ratio of the above sample. In this example, the "signal" is the average intensity of the resonance Raman peaks of the non-infected control sample and the 10 CFU Staphylococcus aureus sample, calculated using a linear fit from t = 0 to the time shown on the X-axis. The difference in rate of change, "noise" is the sum of the standard deviations of the mean rate of change of the control sample and the 10 CFU sample. The signal-to-noise ratio is plotted as a function of time (on the X-axis) and the amount of bilirubin added (in μM, shown in the legend). The more bilirubin added, the slower the signal construction and the less likely it is to return to negative values.
図6は、ビリルビン添加量の関数としてプロットされた、時間=600秒で推定された上記のサンプルからの信号を示している(μM単位で、凡例に表示)。このタイムスケールでは、1μMのビリルビンが最適量のビリルビンであると判定される。ビリルビンレベルが高いと、信号は蓄積するのに十分な時間がなく、ビリルビンレベルが低いと、信号は既に最大値まで蓄積しており、減衰して低レベルになる。 FIG. 6 shows the signal from the above sample estimated at time = 600 seconds, plotted as a function of bilirubin addition (in μM, shown in the legend). On this timescale, 1 μM bilirubin is determined to be the optimal amount of bilirubin. When the bilirubin level is high, the signal does not have enough time to accumulate, and when the bilirubin level is low, the signal has already accumulated to the maximum value and is attenuated to a low level.
実施例3:
特定の理論または作用メカニズムに縛られることなく、対象の方法におけるビリルビンは、(a)レーザー光によって生成されたフリーラジカルを除去することにより、非線形共鳴ラマン分光法における信号を増強する。これにより、信号に干渉し得るアーティファクトが減少し、対象サンプルの標準偏差が減少する。よって、非感染サンプルのリコピンピークの平均変化率の標準偏差は、ビリルビンがアッセイに添加されて、(b)サンプル中に存在する微生物の代謝活性によって生成されるフリーラジカルを除去するにつれて減少する。これは、特にサンプルへの変化がビリルビンの非存在下できれいに観察するには速すぎる場合、微生物によって引き起こされる変化を遅くすることができる。
Example 3:
Without being bound by a particular theory or mechanism of action, bilirubin in the method of interest (a) enhances the signal in nonlinear resonance Raman spectroscopy by removing free radicals generated by laser light. This reduces the artifacts that can interfere with the signal and reduces the standard deviation of the target sample. Thus, the standard deviation of the mean rate of change of lycopene peaks in uninfected samples decreases as bilirubin is added to the assay and (b) removes the free radicals produced by the metabolic activity of the microorganisms present in the sample. This can slow down the changes caused by the microorganism, especially if the changes to the sample are too fast to be observed cleanly in the absence of bilirubin.
図7は、データ収集時間の関数として、アルブミンタンパク質と非共有結合したリコピンおよび異なる量のビリルビンを含むサンプルの信号雑音比のプロットを示している。信号雑音比は、図に示されている線に沿った様々なポイントに沿って最大化され、線に沿った異なるポイントで最大値に達する。実験時間に対する信号雑音比SNRの変動(「信号」は、非感染対照サンプルと10CFU黄色ブドウ球菌感染サンプルとの間のリコピンピークの平均変化率の差であり、「ノイズ」は、2つの平均値の標準偏差の和である)。すべての場合において、勾配はt=0からX軸に示される時間まで計算されるため、SNRの上昇は標準偏差の低下を反映する(これは推定された勾配の信頼区間の低下に起因する)。信号雑音比は、時間(X軸)と、アッセイに存在する様々な量のビリルビンに対して(凡例ではμMで)プロットされる。感染サンプルの時間依存ラマンプロファイルが低下を示し、この低下のタイムスケールを超えて行われる実験では、信号の大きさが減少するため、信号が低下し始めると信号雑音比が減少する。 FIG. 7 shows a plot of the signal-to-noise ratio of samples containing non-covalently bound lycopene and different amounts of bilirubin as a function of data acquisition time. The signal-to-noise ratio is maximized along various points along the line shown in the figure and reaches its maximum at different points along the line. Fluctuations in signal-to-noise ratio signal-to-noise ratio SNR with respect to experimental time (“Signal” is the difference in the mean rate of change of lycopene peaks between uninfected control samples and 10CFU Staphylococcus aureus-infected samples, and “noise” is the two mean values. Is the sum of the standard deviations of). In all cases, the gradient is calculated from t = 0 to the time shown on the X-axis, so the increase in SNR reflects the decrease in standard deviation (this is due to the decrease in the confidence interval of the estimated gradient). .. The signal-to-noise ratio is plotted for time (X-axis) and for various amounts of bilirubin present in the assay (in the legend μM). The time-dependent Raman profile of the infected sample shows a decrease, and in experiments conducted beyond the timescale of this decrease, the signal magnitude decreases, so that the signal-to-noise ratio decreases as the signal begins to decrease.
図8は、添加されたビリルビン濃度に対して信号雑音比が最大になる時点をプロットしている。ビリルビン濃度が上昇すると、最適な時点が上昇し、診断試験の信頼性が高まる。ビリルビンの吸収スペクトルは、532nmにおける吸収のためにわずかに青色にシフトする。これは、ラマン信号に大きな影響を与えないが、ラマン増強または減弱効果を介して二次効果をもたらす可能性があることを意味する。共鳴ラマンピークの強度は、散乱断面積の2乗に比例する。散乱断面積は、遷移双極子モーメントの2乗に関係し、従って通常は吸収スペクトルに従う。ただし、近くに別の電子状態がある場合、ラマン強度は断面積の和の2乗に比例する。断面積が反対の符号の場合、破壊的な干渉が生じ、共振の減弱がもたらされ得る。ビリルビンおよびリコピンの両方がアルブミンに存在する場合、励起状態間で破壊的/建設的な干渉が発生している可能性があり、この干渉は、フリーラジカルを除去することによりビリルビンが分解するにつれて変化する。他のフリーラジカルスカベンジャー(グルタチオンおよびアスコルビン酸などの親水性のものや、アルブミンに組み込まれたブチル化ヒドロキシトルエンなどの疎水性のものを含む)は、診断信号に対して同様の効果を持たないことがわかっている。 FIG. 8 plots the time when the signal-to-noise ratio is maximized with respect to the added bilirubin concentration. As the bilirubin concentration increases, the optimal time point increases and the reliability of the diagnostic test increases. The absorption spectrum of bilirubin shifts slightly to blue due to absorption at 532 nm. This does not have a significant effect on the Raman signal, but means that it may have a secondary effect through a Raman enhancing or attenuating effect. The intensity of the resonant Raman peak is proportional to the square of the scattering cross section. The scattering cross section is related to the square of the transition dipole moment and therefore usually follows the absorption spectrum. However, if there is another electronic state nearby, the Raman intensity is proportional to the square of the sum of the cross sections. If the cross sections have opposite signs, destructive interference can occur, resulting in attenuation of resonance. If both bilirubin and lycopene are present in albumin, there may be destructive / constructive interference between excited states, which changes as bilirubin decomposes by removing free radicals. do. Other free radical scavengers, including hydrophilic ones such as glutathione and ascorbic acid and hydrophobic ones such as butylated hydroxytoluene incorporated into albumin, should not have a similar effect on the diagnostic signal. I know.
実施例4:
レーザー出力の制御されていない変動(またはレーザー出力のドリフト)は、観測された変化率にバイアスをかける可能性がある。これについて補正するために、参照標準(正規化されたスペクトルがレーザー出力により変化しないことが期待される標準)を機器に組み込み、試験対象のサンプルと同時にモニターした。この方法を使用して、レーザー出力の実際のドリフトを特徴づけることができ、これに、以前に較正された非線形係数を乗じて、観測された勾配のバイアス誤差を差し引くことができる。この補正の一実施例を図9aおよび図9bに示す。図9aおよび図9bは、ビリルビン含有量の関数としての、4つの非感染サンプルおよび3つの感染サンプルの測定値の変動を示している。図9aは測定時の値を示し、図9bはレーザー出力の観測されたドリフトについて補正した後の値を示している。
Example 4:
Uncontrolled fluctuations in laser power (or drift in laser power) can bias the observed rate of change. To correct for this, a reference standard (a standard in which the normalized spectrum is not expected to change with laser output) was incorporated into the instrument and monitored at the same time as the sample under test. This method can be used to characterize the actual drift of the laser output, which can be multiplied by a previously calibrated nonlinear coefficient to subtract the observed gradient bias error. An embodiment of this correction is shown in FIGS. 9a and 9b. Figures 9a and 9b show variations in measurements of 4 uninfected and 3 infected samples as a function of bilirubin content. FIG. 9a shows the values at the time of measurement, and FIG. 9b shows the values after correction for the observed drift of the laser output.
実施例のサンプルシステムは8つのサンプルチャンバを含み、1つのチャンバがNISTラマン較正標準SRM 2242などの較正標準用に確保されている。機器は、試験サンプルからのラマンスペクトルを監視するために使用されるものと同じ光学コンポーネント(分光計、ファイバーなど)およびアルゴリズムを使用して、この較正標準からのスペクトルをモニターする。標準サンプルの測定スペクトルから、時間の関数としてラマン強度の変化率を計算する。次いで、これに、以前に試薬液体について推定されたRRNL係数を乗ずる。これがオフセット係数である。ラマンピークの変化率から、オフセット係数が差し引かれる。 The example sample system includes eight sample chambers, one chamber reserved for calibration standards such as the NIST Raman Calibration Standard SRM 2242. The instrument monitors the spectrum from this calibration standard using the same optical components (spectrometer, fiber, etc.) and algorithms used to monitor the Raman spectrum from the test sample. From the measurement spectrum of the standard sample, the rate of change in Raman intensity is calculated as a function of time. This is then multiplied by the previously estimated RRNL coefficient for the reagent liquid. This is the offset coefficient. The offset coefficient is subtracted from the rate of change of the Raman peak.
レーザー出力性能が望ましい仕様に近いことを確実にするための追加の制御工程も実装される。532nmレーザーの場合、熱の放散および蓄積のわずかな変化に起因してレーザー出力がドリフトし得る。これらの変更は性能に影響し得る。これらの制限は、レーザー性能のドリフトを制限し、レーザーが指定範囲外にドリフトしているときにフラグを立てることができる制御スキームで緩和され得る。 Additional control steps are also implemented to ensure that the laser output performance is close to the desired specifications. For 532nm lasers, the laser output can drift due to slight changes in heat dissipation and accumulation. These changes can affect performance. These limitations can be relaxed with a control scheme that limits the drift of the laser performance and can be flagged when the laser is drifting outside the specified range.
図10は、NIST標準からのラマンスペクトルの正規化された変化率を、(外部レーザー共振器内の熱蓄積によってレーザー出力に影響する)CCDシャッター時間の正規化された変化率の関数として示している。この制御を使用してレーザー出力を変更できるが、熱蓄積の問題に関して機器が動作しているかどうかを確認するためにも使用できる。NIST標準からのラマンスペクトルの観測された変化率が図10に示されている90%信頼帯域外にある場合、熱管理の問題が十分に緩和されていないことを意味する。 Figure 10 shows the normalized rate of change of the Raman spectrum from the NIST standard as a function of the normalized rate of change of the CCD shutter time (which affects the laser output by heat accumulation in the external laser cavity). There is. This control can be used to change the laser output, but it can also be used to see if the device is working with respect to heat storage issues. If the observed rate of change of the Raman spectrum from the NIST standard is outside the 90% confidence band shown in Figure 10, it means that the thermal management problem has not been fully mitigated.
実施例5:
実施例のシステムを図11に示す。図11に示すレイアウトは、それぞれ35℃~37℃に維持された8つのチャンバを示している。チャンバ1は、NIST標準SRM 2242などの参照組成物を含む。システムは、各チャンバのスペクトルを収集し、次いで円形ステージを次のチャンバへと回転させる。15~25秒で8つのチャンバすべてについて1サイクルのラマンスペクトルを収集し、次いで、約600秒にわたってデータを取得するまで次のサイクルのプロセスを繰り返す。あるいは、15秒よりも速いサンプリングレートが必要な場合、システムは必要な全期間にわたって1つのチャンバでデータを収集し、次いで次のチャンバに移動することができる。
Example 5:
The system of the embodiment is shown in FIG. The layout shown in Figure 11 shows eight chambers, each maintained at 35 ° C to 37 ° C. Chamber 1 contains a reference composition such as NIST standard SRM 2242. The system collects the spectrum of each chamber and then rotates the circular stage to the next chamber. Collect one cycle of Raman spectra for all eight chambers in 15-25 seconds, then repeat the process for the next cycle until data is acquired for approximately 600 seconds. Alternatively, if a sampling rate faster than 15 seconds is required, the system can collect data in one chamber for the entire required period and then move on to the next chamber.
図12は、レーザー共振器の熱変動を最小化するように設計された様々なサブシステムを示している。これらは、(a)外気を吹き込み、機器内で循環させてから排気するためのファンの使用、(b)サンプルチャンバ外の機器チャンバの変化に過度に影響を与えることなしに、サンプルチャンバを35~37℃に維持する抵抗発熱体およびペルチェ発熱体の組み合わせの使用(ペルチェ素子は機器チャンバからサンプルチャンバに熱を移動させ、抵抗素子はサンプルチャンバおよび機器チャンバの両方に熱を加える)、ならびに(c)操作前にレーザーを作動させてからの適切な長さ(約1時間)の遅延の使用を含む。 Figure 12 shows various subsystems designed to minimize thermal fluctuations in the laser cavity. These can (a) use a fan to blow in the outside air, circulate it in the equipment and then exhaust it, and (b) 35 the sample chamber without unduely affecting changes in the equipment chamber outside the sample chamber. Use of a combination of resistance heating element and Pelche heating element maintained at ~ 37 ° C (Pelche element transfers heat from equipment chamber to sample chamber, resistance element applies heat to both sample chamber and equipment chamber), and ( c) Includes the use of a delay of appropriate length (about 1 hour) after activating the laser prior to operation.
熱の影響をさらに最小化するために、機器の安定性をチェックするための追加の制御が実装される。図13は、機器の安定性をチェックする1つのセットアップアルゴリズムを示している。NIST標準SRM 2242を使用して、分光計のCCDを1時間にわたって較正した。簡単に言えば、この較正は、NIST標準SRM 2242のスペクトルを収集し、測定された出力をこの標準で予期される出力で除することを含む。この較正を1時間にわたって実行した。測定されたCCD出力と予期される出力との比がYCALである。これに続いて、CCDからのすべての出力をYCALで除して、機器の変動に依存しない出力を提供する。同じNIST SRM 2242サンプルで10分間にわたって測定を繰り返すことによりYCALをチェックした。NIST SRM 2242の測定スペクトル(YCALでの較正後)と予期されるスペクトルとの間の比がリップルを示している場合、機器が1時間と10分とのタイムスケールでドリフトしたことを意味する。これを図14に示す。一部の場合において、レーザーを作動させてから約1~2時間後に機器が安定する。 Additional controls are implemented to check the stability of the equipment to further minimize the effects of heat. Figure 13 shows one setup algorithm that checks the stability of the device. The spectrometer CCD was calibrated for 1 hour using NIST standard SRM 2242. Simply put, this calibration involves collecting the spectrum of the NIST standard SRM 2242 and dividing the measured output by the expected output of this standard. This calibration was performed for 1 hour. The ratio of the measured CCD output to the expected output is YCAL. Following this, all output from the CCD is divided by YCAL to provide output that is independent of device variation. YCAL was checked by repeating measurements over 10 minutes on the same NIST SRM 2242 sample. If the ratio between the measured spectrum of NIST SRM 2242 (after calibration with YCAL) and the expected spectrum shows ripple, it means that the instrument has drifted on a time scale of 1 hour and 10 minutes. This is shown in FIG. In some cases, the device stabilizes about 1-2 hours after the laser is activated.
機器の操作中の熱管理の問題をさらに最小化するために、一例では、図15に示す制御方法およびアルゴリズムの利用を含む。光は、通常は閉じている機械式シャッターを介してサンプルチャンバに入れられる。このシャッターが開くと、光学トレーン内の熱管理が変わる。変化が安定するまで、短い時間(例えば、約300ミリ秒)が経過する。1秒間に1つのスペクトルを取得する代わりに、それぞれ120ミリ秒にわたって8つの個別のスペクトルが取得される(合計データ収集時間は約1秒)。これらの8つのスペクトル内の変動がチェックされ、個々の期間が適切に調整されている場合、8つのスペクトルはそれらの間の小さな系統的な変化を示す。 To further minimize thermal management problems during equipment operation, one example involves the use of the control methods and algorithms shown in FIG. Light is introduced into the sample chamber through a normally closed mechanical shutter. When this shutter opens, the thermal management in the optical train changes. A short time (eg, about 300 ms) elapses until the change stabilizes. Instead of getting one spectrum per second, eight individual spectra are taken over 120 ms each (total data acquisition time is about 1 second). If the variability within these eight spectra is checked and the individual time periods are properly adjusted, the eight spectra show small systematic changes between them.
実施例6:
対象の方法の特定の態様による非線形共鳴ラマン分光法の実験の詳細を以下に提供する。
Example 6:
The details of the non-linear resonance Raman spectroscopy experiment according to the specific aspect of the method of interest are provided below.
サンプル調製
米国特許出願公開第2016/0324933号に記載されているように非線形共鳴ラマン分光法のサンプルを調製した。簡単に言えば、サンプル中のアルブミンと非共有結合するリコピンをトマトから抽出した。トマトペーストをヘキサンと混合し、ヘキサンに溶解するペーストの部分を傾瀉し、乾燥して粉末にした。次いで、組成物を酢酸エチルで還流し、アセトンに溶解した。アセトン溶液をアルブミンの水溶液と混合し、アセトンをロータリーエバポレーターで徐々に除去した。プロセスはすべてのアセトンが除去されることを確実にするためにモニターされ、それによりトマトからの有機抽出物がアルブミンに移されることを確実にした。追加の仕様は以下を含む。(1)緩衝溶液を約60℃の温度で24時間以上(50℃より高い温度で24時間以上も適切である)インキュベートすることにより、試薬に過飽和ガスがないことを確実にすること。高温ではガスの溶解度が低下するため、高温での長時間のインキュベーションにより、溶解したガスは、核形成された気泡形成のプロセスを介してシステムから出ることが確実になる。緩衝剤は37℃に冷却され、試薬の最終処理に使用される。37℃では、緩衝剤は溶存ガスに関して不飽和である。この手順により、最終試薬に過剰なガスがないことが確実となる。(2)活性グルタチオンGSHを試薬に(還元物質として)添加し、使用前に18時間以上最大5日間までインキュベートする。サンプルの試験では、インキュベーションおよび添加された活性グルタチオンの経時的な信号の大きさの上昇が見られる。図16は、4.5mL試験サンプルに10CFUの黄色ブドウ球菌を添加したサンプルからの信号の大きさ(ラマントレースの正規化された低下率として定義)を示している。信号は、グルタチオンレベルの上昇とともに上昇する。これらの試験では、GSHの添加から2時間以内に試験が行われた。図17は、1700秒の測定時間における信号(平均対照サンプルと10CFU/mL血漿/黄色ブドウ球菌サンプルの変化率の差)を示している。X軸の「インキュベーション時間」は、GSHが試薬バイアルに添加された時間(凡例の濃度)、および試験のために感染血漿を添加する前の時間を指す。
Sample Preparation A sample of nonlinear resonance Raman spectroscopy was prepared as described in US Patent Application Publication No. 2016/0324933. Simply put, lycopene, which is non-covalently bound to albumin in the sample, was extracted from tomato. The tomato paste was mixed with hexane, and the portion of the paste that was dissolved in hexane was tilted and dried to a powder. The composition was then refluxed with ethyl acetate and dissolved in acetone. The acetone solution was mixed with an aqueous solution of albumin and the acetone was gradually removed by a rotary evaporator. The process was monitored to ensure that all acetone was removed, thereby ensuring that the organic extract from tomatoes was transferred to albumin. Additional specifications include: (1) Incubate the buffer solution at a temperature of about 60 ° C for at least 24 hours (a temperature above 50 ° C for at least 24 hours is appropriate) to ensure that the reagents are free of supersaturated gases. Prolonged incubation at high temperatures ensures that the dissolved gas exits the system through the process of nucleated bubble formation, as the high temperature reduces the solubility of the gas. The buffer is cooled to 37 ° C and used for the final treatment of the reagents. At 37 ° C, the buffer is unsaturated with respect to the dissolved gas. This procedure ensures that the final reagent is free of excess gas. (2) Add active glutathione GSH to the reagent (as a reducing substance) and incubate for 18 hours or more and up to 5 days before use. Sample testing shows an increase in signal magnitude over time for incubation and added active glutathione. FIG. 16 shows the signal magnitude (defined as a normalized reduction in Ramantrace) from a sample supplemented with 10 CFU of Staphylococcus aureus in a 4.5 mL test sample. The signal rises with increasing glutathione levels. These tests were performed within 2 hours of the addition of GSH. FIG. 17 shows the signal (difference in rate of change between mean control sample and 10 CFU / mL plasma / S. aureus sample) at a measurement time of 1700 seconds. X-axis "incubation time" refers to the time at which GSH was added to the reagent vial (legend concentration) and before the addition of infected plasma for testing.
双性イオン被覆ガラスバイアルの調製
ガラスバイアルは、特別な双性イオン層でコーティングされている。窒素ガス下でマグネチック撹拌子を用いて30.03グラム(0.246モル)の1,3-プロパンスルトンに、200mLのアセトンを加えた。3分間勢いよく撹拌した後、シリンジを用いて50.0グラム(0.241ミリモル)の3-(N,N-ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシランを添加した。得られた混合物をN2ガス下で一晩勢いよく撹拌した。さらにアセトン100mLを加えた後、混合物を十分に振盪し、有機溶媒をロータリーエバポレーターにより除去し、白色生成物を高真空ポンプで迅速にさらに乾燥させた(目的の生成物は吸湿性が高い)。白色粉末生成物を別のプラスチックボトルに素早く移し、重量を測って、78.5グラム(98.9%)の双性イオンシラン試薬を得た。
Preparation of Zwitterion-Coated Glass Vials Glass vials are coated with a special zwitterion layer. 200 mL of acetone was added to 30.03 grams (0.246 mol) of 1,3-propanesulton using a magnetic stir bar under nitrogen gas. After vigorous stirring for 3 minutes, 50.0 grams (0.241 mmol) of 3- (N, N-dimethylaminopropyl) trimethoxysilane was added using a syringe. The resulting mixture was vigorously stirred under N 2 gas overnight. After adding another 100 mL of acetone, the mixture was shaken well, the organic solvent was removed by rotary evaporation and the white product was quickly further dried in a high vacuum pump (the product of interest is highly hygroscopic). The white powder product was quickly transferred to another plastic bottle and weighed to give 78.5 grams (98.9%) of the zwitterionic silane reagent.
250個の透明ガラスバイアル(Pacific Vial社カタログ番号VC151965、直径=18.75mm、3ドラム)および対応するキャップを脱イオン水で1回すすぎ、30分間オートクレーブした。室温に冷却した後、ガラスバイアルを80℃のオーブンで乾燥させ、オートクレーブしたガラスバイアルを6クォートのアルミニウム圧力鍋に移した。これに、5Lのオートクレーブした脱イオン水、および5gの双性イオンシラン試薬(上述)を添加した。圧力鍋に蓋をして手で振盪して、各バイアルが確実にシラン溶液に浸漬されるようにした。蓋を開け、各バイアルが溶液で覆われていることを確認するために目視で検査を行った。圧力鍋に蓋をし、45分間振盪した。次いで、さらに5gの双性イオンシラン試薬を添加し、手で振盪/検査/45分の振盪という工程を繰り返した。この手順をさらに2回繰り返し、それにより双性イオンシラン試薬の総量が20gmになるようにした。次いで、圧力鍋を80℃のオーブンに2時間(最大4時間)入れた。次いで、圧力鍋を室温に冷却し、開け、水溶液を傾瀉したて出した。ガラスバイアルをオートクレーブした脱イオン水で2回、エタノール/オートクレーブした脱イオン水(3:1 v/v)で1回洗浄し、80℃のオーブンで乾燥させた。室温に冷却した後、ガラスバイアルをプラスチックバッグに移し、保管のために密封した。 250 clear glass vials (Pacific Vial catalog number VC151965, diameter = 18.75 mm, 3 drums) and corresponding caps were rinsed once with deionized water and autoclaved for 30 minutes. After cooling to room temperature, the glass vials were dried in an oven at 80 ° C. and the autoclaved glass vials were transferred to a 6 quart aluminum pressure cooker. To this was added 5 L of autoclaved deionized water and 5 g of zwitterionic silane reagent (above). The pressure cooker was covered and shaken by hand to ensure that each vial was immersed in the silane solution. The lid was opened and a visual inspection was performed to confirm that each vial was covered with the solution. The pressure cooker was covered and shaken for 45 minutes. Then, another 5 g of the zwitterion silane reagent was added, and the process of shaking / inspection / shaking for 45 minutes by hand was repeated. This procedure was repeated two more times so that the total amount of zwitterionic silane reagent was 20 gm. The pressure cooker was then placed in an oven at 80 ° C. for 2 hours (up to 4 hours). Then, the pressure cooker was cooled to room temperature, opened, and the aqueous solution was tilted and discharged. The glass vials were washed twice with autoclaved deionized water and once with ethanol / autoclaved deionized water (3: 1 v / v) and dried in an oven at 80 ° C. After cooling to room temperature, the glass vials were transferred to a plastic bag and sealed for storage.
レーザー出力
特定の理論や作用メカニズムに拘束されることなく、レーザー出力および曝露時間は、下記のいくつかのメカニズムのいずれかを介して、対象の方法による共鳴ラマン分光法に影響を与え得る。
Laser Power Without being bound by a particular theory or mechanism of action, laser power and exposure time can affect resonance Raman spectroscopy by the method of interest through any of several mechanisms below.
極めて長いレーザー曝露時間では、対照サンプルのラマンピーク高さは低下し始め得るが、ピクセルの和はほとんど変化しないままである。レーザーのエネルギーにより、ラマンピーク全体を構成する寄与がシフトし、このシフトにより、観測されるピーク高さが低下する。 At very long laser exposure times, the Raman peak height of the control sample may begin to decrease, but the pixel sum remains largely unchanged. The energy of the laser shifts the contributions that make up the entire Raman peak, which reduces the observed peak height.
極めて短いレーザー曝露時間では、CCDの読み取り雑音が、モニターしようとしている小さな効果を圧倒し得る。ラマン効果は非線形であるため、レーザー出力の大きな変化(例えば、レーザー出力の変動)により、観測されるラマン振幅の変化がレーザー出力の変化に支配され得る(ひいては、細菌の存在の影響を判別することを不可能になり得る)。 At very short laser exposure times, the reading noise of the CCD can overwhelm the small effect being monitored. Since the Raman effect is non-linear, large changes in laser power (eg, fluctuations in laser power) can dominated the observed changes in Raman amplitude by changes in laser power (and thus determine the effects of the presence of bacteria). That can be impossible).
一部の態様において、対象の方法を実施するための適切なレーザー曝露条件は、約10,000~40,000の最大CCDカウントをもたらす条件を含む。一例では、CCDの最大飽和は65536カウント(16ビットに対応)であるため、この動作モードでは、CCDは飽和をはるかに下回るが、読み取り雑音が問題となる領域よりもはるかに高い領域でも動作する。特定の場合において、動作モードにより、合計レーザー曝露が約1秒になる(各0.25秒の4つのCCD曝露に分割され、各0.25秒の曝露により約30,000の最大CCDカウントが得られる)。より長いレーザー曝露では、観測されるピーク高さは時間とともに低下し、より短いレーザー曝露では、時間とともに上昇する。この影響を緩和する1つの方法は、曲線下面積(図18に示すように、比較的不変のままである)を使用することであるが、1秒のレーザー曝露で作業すると、この問題をさらに軽減できる。特に、図18は、ラマンピーク高さの変化率と、ラマンピークを表すすべてのピクセルの和(凡例のSOP)として計算されたラマンピーク高さの「曲線下面積」と、を示している。レーザーの曝露時間が曝露の各サイクルで1秒を超えると、ラマンピーク高さが大幅に低下する。対照的に、曲線下面積は比較的不変のままである。 In some embodiments, suitable laser exposure conditions for carrying out the method of interest include conditions that result in a maximum CCD count of approximately 10,000-40,000. In one example, the maximum saturation of the CCD is 65536 counts (corresponding to 16 bits), so in this mode of operation the CCD will operate well below saturation, but well above the region where read noise is an issue. .. In certain cases, the mode of operation results in a total laser exposure of approximately 1 second (divided into 4 CCD exposures of 0.25 seconds each, with each 0.25 second exposure yielding a maximum CCD count of approximately 30,000). With longer laser exposures, the observed peak height decreases with time, and with shorter laser exposures, it increases with time. One way to mitigate this effect is to use the area under the curve (which remains relatively unchanged, as shown in Figure 18), but working with 1 second of laser exposure further exacerbates this problem. Can be reduced. In particular, FIG. 18 shows the rate of change of the Raman peak height and the "under-curve area" of the Raman peak height calculated as the sum of all the pixels representing the Raman peak (the SOP of the legend). When the laser exposure time exceeds 1 second in each exposure cycle, the Raman peak height drops significantly. In contrast, the area under the curve remains relatively unchanged.
検出および信号測定システム
測定システムは、分光器(低暗電流動作が可能な低温冷却CCD検出器を装備)および共鳴ラマン分光法を実行できるレーザー光源(532nmの入射波長および100mWの出力)、最大8つのサンプル間で切り替え可能な回転テーブルを含むサンプルチャンバ、機器の較正に使用されるNIST SRM 2242標準、ならびに制御および分析に適したソフトウェアを有するコンピューターを含む。
Detection and signal measurement system The measurement system includes a spectroscope (equipped with a low-temperature cooled CCD detector capable of low-dark current operation) and a laser light source capable of performing resonance Raman spectroscopy (incident wavelength of 532 nm and output of 100 mW), up to 8 Includes a sample chamber with a rotating table that can be switched between two samples, the NIST SRM 2242 standard used for instrument calibration, and a computer with software suitable for control and analysis.
1つの例示的な方法は以下の工程を含む:(1)サンプルに単色光源(例えば、532nm)を照射する工程、(2)535~600nmの散乱光強度プロファイルを測定する工程(および波長を波数に変換する工程)、(3)NIST標準SRM 2242から導出された較正定数でCCD出力を較正する工程、(4)適切なソフトウェアアルゴリズムを使用して蛍光バックグラウンドからラマン寄与を分離する工程、(5)工程1~4を繰り返し、所望の信号雑音比が得られるまでの時間の関数としてラマンピークの変化率を特徴づける工程、(6)変化率においてシステムのバイアスに関するあらゆる必要な補正を実行する工程、(7)所定の閾値に基づいてサンプルを診断するために補正された変化率を使用する工程。 One exemplary method involves the following steps: (1) irradiating the sample with a monochromatic light source (eg, 532 nm), (2) measuring the scattered light intensity profile from 535 to 600 nm (and wavelength wave number). (3) Calibrating the CCD output with the calibration constants derived from the NIST standard SRM 2242, (4) Separating Raman contributions from the fluorescent background using appropriate software algorithms, ( 5) Repeat steps 1 to 4 to characterize the rate of change of the Raman peak as a function of time to obtain the desired signal noise ratio, (6) perform all necessary corrections for system bias at the rate of change. Step, (7) The step of using the corrected rate of change to diagnose the sample based on a predetermined threshold.
検出および信号測定システム:コリメートレンズのアライメント
一部の態様において、対象のシステムは、単色光源からの光をサンプルに集束させ、サンプルバイアルからの光散乱を収集するコリメートレンズを含む。このレンズをガラスバイアルに近づけすぎると、散乱光の一部がレンズの収集領域外で失われる可能性がある。さらに、この損失の大きさは、レーザービーム位置の小さな変化により(またはモードホッピングにより)変化する可能性がある。よって、レンズの位置が理想に満たない場合、この影響に起因して、測定されたラマン強度に大きな変化が生じる可能性がある。図19に示すように、コリメートレンズの位置を体系的に変更することにより、焦点がガラスバイアル内の液体層の約0.4mm内部になる位置が適切な位置であると判定される。図19は、NISTプロファイルの信頼区間の変化を、ガラス-液体層の縁部とコリメートレンズの焦点との間の距離の関数として示している。
Detection and signal measurement system: Collimated lens alignment In some embodiments, the system of interest comprises a collimating lens that focuses light from a monochromatic light source onto a sample and collects light scattering from a sample vial. If the lens is too close to the glass vial, some of the scattered light can be lost outside the lens collection area. In addition, the magnitude of this loss can vary with small changes in laser beam position (or mode hopping). Therefore, if the position of the lens is less than ideal, this effect may cause a large change in the measured Raman intensity. By systematically changing the position of the collimating lens as shown in FIG. 19, it is determined that the position where the focal point is about 0.4 mm inside the liquid layer in the glass vial is the appropriate position. Figure 19 shows the change in confidence intervals in the NIST profile as a function of the distance between the edge of the glass-liquid layer and the focal point of the collimating lens.
コリメートレンズの位置を特徴づけるために、レンズの位置を変化させ、散乱光を測定した。ガラスの壁から開始して、焦点が液体層内に移動すると、ラマン強度はまず上昇し(焦点が液体をより多く覆うため)、その後低下する(散乱光が液体内の吸収により減衰するため)。図20は、サンプルチャンバ2~8についてコリメートレンズの位置の関数としてのラマン強度プロファイルの変化を示している(サンプルチャンバ1はNIST標準用に確保されている)。強度は位置5.65mmで最大になり、これは、ガラス-液体界面の縁部に対応する。界面の性質は、ガラスバイアルの表面層に依存する。図21は、焦点位置の小さな変化に対して測定のロバスト性をより高めるために双性イオン層(上述)使用法を示している。図21は、ガラス液体層の縁部からの焦点位置の関数として、非感染対照サンプルの勾配を示している。未被覆サンプルの場合、焦点の位置によって勾配が大きく変化する。双性イオン層で被覆されたガラスバイアルの場合、勾配は焦点の位置とは独立しているように見え、界面層が液体のより深くまで伸びていることを示す。 In order to characterize the position of the collimating lens, the position of the lens was changed and the scattered light was measured. Starting from the glass wall, as the focus moves into the liquid layer, the Raman intensity first increases (because the focus covers more of the liquid) and then decreases (because the scattered light is attenuated by absorption in the liquid). .. Figure 20 shows the change in Raman intensity profile as a function of collimated lens position for sample chambers 2-8 (sample chamber 1 is reserved for NIST standard). The strength is maximized at the position 5.65 mm, which corresponds to the edge of the glass-liquid interface. The nature of the interface depends on the surface layer of the glass vial. FIG. 21 shows the use of the zwitterionic layer (described above) to further enhance the robustness of the measurement for small changes in focal position. FIG. 21 shows the gradient of the uninfected control sample as a function of the focal position from the edge of the glass liquid layer. In the case of an uncovered sample, the gradient changes greatly depending on the position of the focal point. For glass vials coated with a zwitterion layer, the gradient appears to be independent of the focal position, indicating that the interface layer extends deeper into the liquid.
(1)未被覆ガラスバイアルの場合、短時間で大きな信号が現れる。しかし、図22Aおよび図22Bに示すように、この信号は急速にゼロまで低下し、さらに長い時間では反転することさえあり得る。(2)双性イオン被覆サンプルの場合、信号雑音比は時間とともに上昇し続ける。よって、未被覆ガラスバイアルの場合、妥当な信号を得ることができるが、焦点の位置および信号記録の時間に依存し得る。被覆ガラスバイアルの場合、測定値のロバスト性が大幅に高まっていることがわかる。図22Aは、双性イオン被覆ガラスバイアルの信号雑音比を示しており、図22Bは、ガラス表面から0.4mmの焦点で測定した未被覆ガラスバイアルの信号雑音比を示している。双性イオン被覆バイアルの場合、SNRは時間とともに着実に上昇する。未被覆バイアルの場合、約900秒で重要な信号があるが、この信号は急速にゼロまで低下し、さらに長い時間では反転さえする。 (1) In the case of uncoated glass vials, a large signal appears in a short time. However, as shown in FIGS. 22A and 22B, this signal drops rapidly to zero and can even be inverted over longer periods of time. (2) For zwitterion-coated samples, the signal-to-noise ratio continues to rise over time. Thus, in the case of uncoated glass vials, a reasonable signal can be obtained, but it can depend on the position of the focal point and the time of signal recording. In the case of coated glass vials, it can be seen that the robustness of the measured values is significantly enhanced. FIG. 22A shows the signal-to-noise ratio of a twin ion-coated glass vial, and FIG. 22B shows the signal-to-noise ratio of an uncoated glass vial measured at a focal point 0.4 mm from the glass surface. For zwitterion-coated vials, the SNR increases steadily over time. For uncoated vials, there is an important signal at about 900 seconds, but this signal drops rapidly to zero and even inverts over longer periods of time.
検出および信号測定システム:サンプル容器の界面におけるフロー
単色光源によって照射されるサンプルの量が、そのサンプルバイアルについて取得されるすべてのスペクトルに対して変わる場合、測定され得るレーザー誘起非線形ラマン共鳴信号はない。同じ量のサンプルを確実に測定するために、以下の工程が行われる:(a)光学システムが測定ごとに同じ量を調べることができるように、完全にまたはほぼ完全に静止状態にガラスバイアルおよびその中のサンプルを維持する;(b)光学システムがガラス表面に近い体積を調べることを確実にする。ガラス-液体界面に界面層があり、そこでは液体層の相対速度はゼロに近い。この体積を調べる場合、このサンプリングされる体積は、複数の測定にわたってほぼ不変のままである。ただし、結果は、界面層の性質とコリメートレンズの正確な位置決めとの両方に極めて敏感になる。コリメートレンズの焦点が十分に深くない場合、レーザーモードホッピングに起因してエラーが発生する可能性がある。焦点が深すぎる場合、サンプリングされた体積は動きに起因して変化する可能性があり、これにより信号の大きさが低下する(または場合によっては完全に反転する)。これらの考慮事項に基づいて、特定の態様におけるコリメートレンズの適切な位置は、ガラス-液体層の縁部から約0.2mmである。図23は、4つの対照サンプルおよび3つの10CFU/mL黄色ブドウ球菌含有血漿入りサンプルにおいてラマンピークの測定された変化率の差として推定され、rms標準偏差で除した信号雑音比の変動を示している。コリメートレンズが液体層の奥深くに移動すると、信号は小さくなり、事実上消える。さらに、信号はまた短命であり、900秒で測定できるが、2500秒では極めて小さくなる。この挙動は、未被覆ガラスバイアルに典型的なものである。界面層の性質は、ガラス表面にコーティングを施すことで操作できる。上記のように、ガラス表面に双性イオン層を施すと、界面層がサンプル体積塊のより深くまで広がる。
Detection and signal measurement system: There is no laser-induced non-linear Raman resonance signal that can be measured if the amount of sample irradiated by the flow monochromatic light source at the interface of the sample container varies for all spectra obtained for that sample vial. .. To ensure that the same amount of sample is measured, the following steps are performed: (a) A glass vial and a glass vial and almost completely stationary so that the optical system can examine the same amount for each measurement. Keep the sample in it; (b) ensure that the optical system examines the volume close to the glass surface. There is an interface layer at the glass-liquid interface, where the relative velocity of the liquid layer is close to zero. When examining this volume, this sampled volume remains largely unchanged across multiple measurements. However, the result is extremely sensitive to both the nature of the interface layer and the precise positioning of the collimating lens. If the focus of the collimating lens is not deep enough, errors can occur due to laser mode hopping. If the focus is too deep, the sampled volume can change due to motion, which reduces the magnitude of the signal (or in some cases completely inverts). Based on these considerations, the proper position of the collimating lens in a particular embodiment is about 0.2 mm from the edge of the glass-liquid layer. FIG. 23 shows the variation in the signal-to-noise ratio, estimated as the difference in the measured rate of change of Raman peak in 4 control samples and 3 samples with 10 CFU / mL S. aureus-containing plasma, divided by the rms standard deviation. There is. As the collimating lens moves deeper into the liquid layer, the signal becomes smaller and virtually disappears. In addition, the signal is also short-lived and can be measured in 900 seconds, but extremely small in 2500 seconds. This behavior is typical of uncoated glass vials. The properties of the interface layer can be manipulated by applying a coating to the glass surface. As described above, when the zwitterion layer is applied to the glass surface, the interface layer extends deeper into the sample volume mass.
操作の機器シーケンスの例
制御ソフトウェアは、機械式シャッターを「開く」ように分光器に命令する(つまり、試験サンプルをレーザー光に曝露する)。(シャッターが動くための)0.05秒の遅延後、CCDは1.6秒間のデータ収集を開始するように命令される。次いで、CCDデータは読み取り電子回路に移され、ラップトップコンピューターによって取得される。
Example of instrumental sequence of operation The control software commands the spectroscope to "open" the mechanical shutter (ie, expose the test sample to laser light). After a delay of 0.05 seconds (for the shutter to move), the CCD is instructed to start collecting data for 1.6 seconds. The CCD data is then transferred to a read electronic circuit and acquired by a laptop computer.
NIST較正標準(チャンバ1内)が1.6秒間光路に曝露されるように、機器はサンプルステージに回転するように命令する。次いで、次のチャンバに移動するよう回転ステージに命令し、そのチャンバ内のサンプルを曝露させる。このプロセスは、機器が7つのチャンバすべて(装填されていれば)およびNIST較正標準について1つのスペクトルを取得するまで繰り返される。この8つの測定値のセットはサイクルと呼ばれ、通常26秒かかる。 The instrument commands the sample stage to rotate so that the NIST calibration standard (in chamber 1) is exposed to the optical path for 1.6 seconds. The rotating stage is then instructed to move to the next chamber, exposing the sample in that chamber. This process is repeated until the instrument obtains one spectrum for all seven chambers (if loaded) and the NIST calibration standard. This set of eight measurements is called a cycle and usually takes 26 seconds.
機器は33分にわたって試験を実行する(試験サイクルは75回にわたり、各サイクルには26秒かかる)。最初の5サイクルは「暗サイクル」であり、機械式シャッターは開かれない。これらの5つの暗サイクルは、機器(レーザー/CCDなど)が安定する機会を与える。これらの5サイクルの後、サイクル中に命令されたときに機械式シャッターが開く。 The instrument runs the test for 33 minutes (75 test cycles, each cycle taking 26 seconds). The first 5 cycles are "dark cycles" and the mechanical shutters are not opened. These five dark cycles provide an opportunity for equipment (laser / CCD, etc.) to stabilize. After these 5 cycles, the mechanical shutter opens when instructed during the cycle.
取得した各スペクトルに対して、ソフトウェアはデータを分析するための一式の数学的アルゴリズムを開始する。(1)まず、CCD出力から「暗電流」を差し引き、結果として得られたスペクトルのX軸を、事前定義された線形変換係数を使用してピクセル数から周波数に変換する。(2)次に、生のCCD出力に較正係数を乗ずることにより、機器間のばらつきに名目上依存しないスペクトルを提供する。(3)3番目に、Lieberの方法に基づくアルゴリズムを実施して、バックグラウンド蛍光を推定する。(4)次いで、1156、1516、4000cm-1のスペクトルプロファイルのピークを検出する(実施例のバイオマーカーに関連する主要なピーク。血漿サンプルでは最後のピークは無視される)。(5)最後に、これらのピークの高さおよび曲線下面積がテーブルに格納され、後続の分析工程で使用される。 For each spectrum acquired, the software initiates a set of mathematical algorithms to analyze the data. (1) First, the "dark current" is subtracted from the CCD output, and the X-axis of the resulting spectrum is converted from the number of pixels to the frequency using a predefined linear conversion factor. (2) Next, the raw CCD output is multiplied by a calibration factor to provide a spectrum that is nominally independent of instrumental variability. (3) Third, an algorithm based on Lieber's method is implemented to estimate background fluorescence. (4) Then detect peaks in the spectral profile of 1156, 1516, 4000 cm-1 (major peaks associated with the biomarkers of the example; the last peak is ignored in plasma samples). (5) Finally, the heights of these peaks and the area under the curve are stored in a table and used in subsequent analysis steps.
ソフトウェアは、これらのデータポイントによって規定される線の勾配の計算を開始する。これは、National Instrument社のLabViewパッケージに標準的に付属する最小二乗線形フィッティングアルゴリズムを使用して、データを(ピーク高さおよび曲線下面積対時間、1516および1156cm-1ピークの両方ならびに4000cm-1ピークに対して個別に独立して)フィッティングすることにより行われる。このアルゴリズムはまた、勾配およびy切片の値の95%信頼区間(95%CI)を計算する。この勾配から、3000cm-1での蛍光バックグラウンドの勾配が差し引かれ、この正規化工程は、大きな粒子凝集塊によって引き起こされる界面層への歪みによって導入されたデータへのシステムバイアスを除去する。 The software begins calculating the slope of the line defined by these data points. It uses the least-squares linear fitting algorithm that comes standard with the National Instrument LabView package to provide data (peak height and under-curve area vs. time, both 1516 and 1156 cm-1 peaks and 4000 cm-1). It is done by fitting (independently and independently of the peak). The algorithm also calculates a 95% confidence interval (95% CI) for the gradient and y-intercept values. The gradient of the fluorescent background at 3000 cm -1 is subtracted from this gradient, and this normalization step removes the system bias to the data introduced by the strain on the interfacial layer caused by the large particle agglomerates.
アルゴリズムは、勾配を(勾配の95%CIとともに)前の試験で設定された決定閾値と比較する。閾値は、非感染サンプルを診断するために勾配>-0.5×10-5/秒に設定され(観測された勾配がこの値より大きいサンプルは感染していないと診断される)、感染サンプルを診断するために600秒の期間で勾配<-1.5×10-5/秒と設定され(観測された勾配がこの値よりも小さいサンプルは感染していると診断される)、感染サンプルの場合、信号は時間とは逆に減衰することが観測される。これらの2つの値の間の勾配があるサンプルは、「二分(dichotomous)」と診断される。診断のために、平均勾配は1156、1516、および4000(もしあれば)cm-1ラマンピークから計算される。 The algorithm compares the gradient (along with 95% CI of the gradient) to the decision threshold set in the previous test. The threshold is set to a gradient> -0.5 × 10 -5 / sec to diagnose uninfected samples (samples with an observed gradient greater than this value are diagnosed as uninfected) and diagnose infected samples. In order to do so, the gradient is set to <-1.5 × 10 -5 / sec for a period of 600 seconds (samples with an observed gradient less than this value are diagnosed as infected), and for infected samples, a signal. Is observed to decay in the opposite direction of time. Samples with a gradient between these two values are diagnosed as "dichotomous". For diagnosis, mean gradients are calculated from 1156, 1516, and 4000 (if any) cm -1 Raman peaks.
ラマン信号の寄与と蛍光信号の寄与とを分離するためのソフトウェアアルゴリズムの例
試験の性能を最大化するためのアルゴリズムが実装される。Lieberの方法が、バックグラウンド蛍光を差し引くために使用される。この方法が図24に示されており、図24は、ラマンピークおよびバックグラウンド蛍光からの寄与を含むスペクトルに5次多項式をフィッティングするためのLieberの方法を示している。生の測定スペクトルは、5次多項式曲線にあてはめられる。フィッティングされた多項式よりも高い入力スペクトルのデータポイントは、フィッティングされた多項式に置き換えられ、修正されたスペクトルは新しい多項式にフィッティングされる。対象の方法の特定の態様において、Lieberの方法は以下によって最適化される:(a)Lieberの方法が第1のスペクトルに実施される。バックグラウンド蛍光には、波数1050cm-1と1650cm-1との間の5次多項式(一部の場合において4次多項式が使用される);(b)後続のスペクトルには、バックグラウンド蛍光のフィット(すなわち、上記の5次多項式)がその振幅を変えて使用される。フィットを制約する手法により、結果に増幅された数学的アーティファクトが含まれないことが確実となる。
An example of a software algorithm for separating the contribution of the Raman signal from the contribution of the fluorescent signal An algorithm for maximizing the performance of the test is implemented. Lieber's method is used to subtract background fluorescence. This method is shown in FIG. 24, which shows Lieber's method for fitting a fifth-order polynomial to a spectrum containing contributions from Raman peaks and background fluorescence. The raw measurement spectrum fits into a fifth-order polynomial curve. Data points with input spectra higher than the fitted polynomial are replaced with the fitted polynomial, and the modified spectrum is fitted to the new polynomial. In certain embodiments of the method of interest, Lieber's method is optimized by: (a) Lieber's method is carried out in the first spectrum. For background fluorescence, a fifth-order polynomial between wavenumbers 1050 cm -1 and 1650 cm -1 (in some cases a fourth-order polynomial is used); (b) the subsequent spectrum fits the background fluorescence. (That is, the above-mentioned fifth-order polynomial) is used with different amplitudes. Fit-constraining techniques ensure that the results do not include amplified mathematical artifacts.
レーザー出力の変動および機器の誤差
複数の態様において、時間の関数としてのラマンピークの変化率が測定される。これらの測定は、レーザー出力の変化、および機器のアライメントにおける様々な不安定性の影響を受け得る。レーザー出力の均一なドリフトはNIST標準を介して補正され得るが、高次の不安定性はNIST標準では補正できない。ただし、(潜在的に、レーザーモードホッピング、および試験中のアライメントレンズのいずれかの位置のドリフトを含む)不安定性を特徴づけることは、疑わしい測定にフラグを立てるのに役立つ。
Fluctuations in laser power and error in equipment In several embodiments, the rate of change of Raman peak as a function of time is measured. These measurements can be affected by changes in laser power and various instabilities in instrument alignment. Uniform drift of laser power can be corrected via the NIST standard, but higher-order instability cannot be corrected by the NIST standard. However, characterizing instability (potentially including laser mode hopping and drifting in any position of the alignment lens under test) helps to flag suspicious measurements.
これを行うために、NIST標準からの出力の特性が明らかにされ、勾配および勾配信頼区間が実験の最後に測定される。図25に示すように、人為的に添加されたサンプルで作業する場合、信号雑音比は勾配と勾配のCIとの両方で変化することがわかった。具体的には、図25は、コリメートレンズが理想的な位置にあり、すべての測定で被覆ガラスバイアルが使用されている状態で、測定終了時の信号雑音比の変化を示している。各SNR値は、4つの非感染対照サンプルおよび3つの10CFU/mL黄色ブドウ球菌感染血漿入りサンプルの1つの測定セットを表す。測定が繰り返され、SNRはNIST標準の推定勾配(上)と勾配自体(下)の信頼区間の関数としてプロットされる。 To do this, the output from the NIST standard is characterized and the gradient and gradient confidence intervals are measured at the end of the experiment. As shown in Figure 25, when working with artificially added samples, the signal-to-noise ratio was found to vary with both gradient and gradient CI. Specifically, FIG. 25 shows the change in signal-to-noise ratio at the end of the measurement with the collimating lens in the ideal position and the coated glass vial used in all measurements. Each SNR value represents one measurement set of four non-infected control samples and three samples containing 10 CFU / mL S. aureus-infected plasma. The measurements are repeated and the SNR is plotted as a function of the confidence interval between the estimated gradient (top) of the NIST standard and the gradient itself (bottom).
よって、NISTプロファイルが「クリーン」であり(すなわち、SNRが1より大きいと予期される)、NIST勾配のCIは0.25未満であり、勾配自体は-1~0.1×10-5/秒である測定値は、さらなる分析が考慮される。 Therefore, measurements where the NIST profile is "clean" (ie, SNR is expected to be greater than 1), the CI of the NIST gradient is less than 0.25, and the gradient itself is -1 to 0.1 x 10-5 / sec. The values are considered for further analysis.
実施例7:サンプル中の微生物の存在の特徴づけ
病原性微生物の有無の判定を図26に示す。本実施例は、次のように作製された人為的に添加されたサンプルでの試験の使用を示している:(a)最初に、緩衝剤中の黄色ブドウ球菌の原液を1000CFU/mLの濃度で調製する。この原液0.05mL(または予期される50CFU)を、血液バンクから購入した血漿5mLに添加し、2時間インキュベートする。(b)この感染血漿0.6mLを、容量3.9mLの標準試薬製剤に添加する。この血漿から3つの「感染」サンプルが作製される。(c)試薬製剤に0.6mLの非感染血漿(2時間のインキュベーションも行われている)を添加することにより、4つの非感染対照サンプルが作製される。7つの試験バイアルすべてを同時に試験し、結果を図26A~図26Cに示す。これらの既知のサンプルを使用することにより、測定を特徴づけるために単純な統計的測定(信号雑音比など)を使用できる。
Example 7: characterization of the presence of microorganisms in the sample Figure 26 shows the determination of the presence or absence of pathogenic microorganisms. This example demonstrates the use of the test with an artificially added sample prepared as follows: (a) First, a concentration of 1000 CFU / mL of Staphylococcus aureus stock solution in buffer. Prepare with. Add 0.05 mL (or expected 50 CFU) of this stock solution to 5 mL of plasma purchased from a blood bank and incubate for 2 hours. (B) Add 0.6 mL of this infected plasma to the standard reagent formulation with a volume of 3.9 mL. Three "infected" samples are made from this plasma. (C) Four non-infected control samples are prepared by adding 0.6 mL of uninfected plasma (which has also been incubated for 2 hours) to the reagent formulation. All seven test vials were tested simultaneously and the results are shown in Figures 26A-26C. By using these known samples, simple statistical measurements (such as signal-to-noise ratio) can be used to characterize the measurement.
試験の実行中、個々の試験バイアルについて、ラマンピークの高さおよびその変化率が継続的にモニターされる。図26A~図26Cは、これらの測定値を対照および感染サンプルを集約したものとして示している。感染サンプルでは、ラマンピークは時間とともにゆっくりと低下する。図26Aは、4つの非感染対照サンプルおよび3つの感染サンプルについて集約されたラマンピークの振幅を示している。曲線下面積の変化率を図26Bに示す。信号は、非感染の対照と感染サンプルとの変化率の差として定義される。非感染対照サンプルは、NIST標準で観測される変化率と一致する変化率を示しており、これは、測定終了時に(0.59±0.16)×10-5/秒と推定される。図26Cは、非感染および感染サンプルの変化率のrms標準偏差で信号を除したものとして推定された信号雑音比を示している。 During the course of the test, the height of the Raman peak and its rate of change are continuously monitored for each test vial. Figures 26A-26C show these measurements as a collection of controls and infected samples. In infected samples, Raman peak slowly declines over time. FIG. 26A shows the aggregated Raman peak amplitudes for four non-infected control samples and three infected samples. Figure 26B shows the rate of change in the area under the curve. The signal is defined as the difference in rate of change between the uninfected control and the infected sample. The uninfected control sample showed a rate of change consistent with the rate of change observed by the NIST standard, which is estimated to be (0.59 ± 0.16) x 10-5 / sec at the end of the measurement. FIG. 26C shows the signal-to-noise ratio estimated as the signal divided by the rms standard deviation of the rate of change of the uninfected and infected samples.
最終診断では、この値は推定勾配から差し引かれ、これにより、図27に示すように、集約された対照の勾配(および個々のバイアルの値)がゼロの線のわずか下まで低下する。具体的には、図27は、対照および感染の値について集約され、NIST標準で観測された変動について補正した推定勾配を示している。NISTプロファイルのドリフトについて補正し、SNR>>1になるように十分に長い期間データを収集した後、サンプルを分析して病原性微生物が存在するか否かを判定できる。細菌細胞を血漿に添加し、感染血漿を標準試薬に添加する。細菌細胞を血漿に加え、2時間インキュベートし、高速(12krpm、5分間)で遠心分離して血漿から細菌細胞を除去する場合(ブロス培地での培養により除去を確認)に同様の結果が観測され、この感染/遠心分離された血漿を試薬バイアルに添加する。 At the final diagnosis, this value is subtracted from the estimated gradient, which reduces the aggregated control gradient (and individual vial values) just below the zero line, as shown in Figure 27. Specifically, Figure 27 summarizes the control and infection values and shows an estimated gradient corrected for the variability observed in the NIST standard. After correcting for NIST profile drift and collecting data long enough to have SNR >> 1, the sample can be analyzed to determine the presence of pathogenic microorganisms. Bacterial cells are added to plasma and infected plasma is added to standard reagents. Similar results were observed when bacterial cells were added to plasma, incubated for 2 hours, and centrifuged at high speed (12 krpm, 5 minutes) to remove the bacterial cells from the plasma (confirmed removal by culture in broth medium). , Add this infected / centrifuged plasma to the reagent vial.
実施例8:病原体のない感染サンプル
臨床シナリオでは、サンプリング量の影響を考慮する必要がある。ほとんどの血流感染症患者の血中病原体濃度は約1~10CFU/mLである。さらに、採血中に採取される血液の量は一般に約10mL程度に制限される(多くの場合、それよりも少なくなる)。よって、数人の感染患者については、ポアソンのサンプリング統計に起因して、採血において存在するのが0CFUとなることが予想される。対象の方法は細菌自体だけでなく、細菌によって生成されたフリーラジカルを検出できるため、本明細書に記載の方法は依然としてそれらのサンプルを「感染」として識別することができる。
Example 8: Pathogen-free infected samples In clinical scenarios, the effect of sampling volume needs to be considered. Blood pathogen levels in most patients with bloodstream infections are approximately 1-10 CFU / mL. In addition, the amount of blood collected during blood collection is generally limited to about 10 mL (often less). Therefore, for several infected patients, it is expected that 0 CFU will be present in the blood draw due to Poisson sampling statistics. Since the method of interest can detect free radicals produced by the bacterium as well as the bacterium itself, the methods described herein can still identify those samples as "infection".
これを実証するために、プロトコルが以下のようである2番目の実験について以下に説明する:(a)最初に、緩衝剤中の黄色ブドウ球菌の原液を1000CFU/mLの濃度で調製する。この原液0.05mL(または予期される50CFU)を、血液バンクから購入した血漿5mLに添加し、2時間インキュベートする。(b)血漿から細菌を除去するために、この血漿を12000rpmで5分間遠心分離する。プレートカウント法を使用して、遠心分離前後の血漿中の病原体濃度を特徴づける。(c)この感染血漿0.6mLを3.9mLの標準試薬製剤に添加する。この血漿から3つの「感染」サンプルが作製される。(d)試薬製剤に0.6mLの非感染血漿(2時間のインキュベーションも行われている)を添加することにより、4つの非感染対照サンプルが作製される。7つの試験バイアルすべてを同時に試験し、結果を図28A~図28Cに示す。図28Aは、曲線下面積から推定された非感染および感染サンプルの推定変化率を示すグラフである。信号は、非感染の対照と感染サンプルとの変化率の差として定義される。図28Bは、非感染および感染サンプルの変化率のrms標準偏差で信号を除したものとして推定された信号雑音比を示している。図28Cは、細菌が遠心分離され除去されたこのサンプルセットの時間の関数としての信号を示すグラフである。比較のために示されているのは、細菌を除去するための遠心分離工程がないサンプルセットである。トレースから明らかなように、細菌が遠心分離された場合、信号は弱くなり、また時間とは逆に減少する。対照的に、細菌が試験サンプルに存在する場合、信号は時間の平方根とともに減衰する。 To demonstrate this, a second experiment with the following protocol is described below: (a) First, a stock solution of Staphylococcus aureus in buffer is prepared at a concentration of 1000 CFU / mL. Add 0.05 mL (or expected 50 CFU) of this stock solution to 5 mL of plasma purchased from a blood bank and incubate for 2 hours. (B) Centrifuge this plasma at 12000 rpm for 5 minutes to remove bacteria from the plasma. The plate counting method is used to characterize the pathogen concentration in plasma before and after centrifugation. (C) Add 0.6 mL of this infected plasma to the standard reagent formulation of 3.9 mL. Three "infected" samples are made from this plasma. (D) Four non-infected control samples are prepared by adding 0.6 mL of uninfected plasma (which has also been incubated for 2 hours) to the reagent formulation. All seven test vials were tested simultaneously and the results are shown in Figures 28A-28C. FIG. 28A is a graph showing the estimated rate of change of non-infected and infected samples estimated from the area under the curve. The signal is defined as the difference in rate of change between the uninfected control and the infected sample. FIG. 28B shows the signal-to-noise ratio estimated as the signal divided by the rms standard deviation of the rate of change of the uninfected and infected samples. FIG. 28C is a graph showing the signal as a function of time for this sample set in which bacteria were centrifuged and removed. Shown for comparison is a sample set without a centrifugation step to remove the bacteria. As is clear from the traces, when the bacteria are centrifuged, the signal is weakened and, as opposed to time, diminishes. In contrast, if bacteria are present in the test sample, the signal attenuates with the square root of time.
実施例9:臨床サンプルの特徴づけ
臨床サンプル(すなわち、ヒト患者からの血漿を含むサンプル)については、いくつかの追加要因がさらに考慮され、例えば、血漿は、界面での流れをゆがめる、および/または体系的なバイアスをデータに与える他の変化を引き起こす様々なタンパク質や脂質の凝集塊を含み得る。これらのバイアスを正規化するために、(例えば、3000cm-1における)蛍光出力の勾配が考慮される。正規化に使用されるアルゴリズムは次のとおりである:
(a)最初に、上記の方法を使用してラマンピークの勾配を計算する。
(b)次に、3000cm-1での蛍光出力の勾配を計算する。この勾配が特定の事前定義された閾値よりも小さい場合、雑音が多すぎるとして測定を却下する。この場合、この閾値は-4.5×10-5/秒に設定される。
(c)蛍光出力の勾配が閾値より小さい場合、ラマンピークの勾配からこの値を差し引く。これが「信号」である。
(d)最初に極めて小さい振幅を有し得るサンプルを考慮する、これは、血漿中の多数の赤血球の存在、多数のアルブミン分子の凝集を含む様々な理由による可能性がある。アルゴリズムは、患者に害を及ぼす可能性のある偽陰性の可能性を防ぐために、これらのサンプルに感染のフラグを立てる。
(e)最終的な勾配(蛍光の勾配を差し引き後)が-1×10-5/秒未満である場合、またはラマンピークの振幅が0.22未満(NISTプロファイル=1の場合)の場合に、サンプルは感染していると診断される。最終的な勾配(1000秒で測定)が-0.8×10-5/秒より大きく、かつラマンピークの振幅が0.22より大きい場合、サンプルは非感染と診断される。勾配の閾値は、細菌が存在しないスケーリング挙動で示唆される閾値よりも著しく大きい(約-0.25×10-5/秒)が、細菌が存在するスケーリング挙動よりもわずかに小さい(-1×10-5/秒)。
Example 9: characterization of clinical samples For clinical samples (ie, samples containing plasma from human patients), some additional factors are further considered, for example, plasma distorts the flow at the interface, and /. Or it can contain agglomerates of various proteins and lipids that cause other changes that give systematic bias to the data. To normalize these biases, the gradient of the fluorescence output (eg at 3000 cm -1 ) is considered. The algorithm used for normalization is:
(A) First, the gradient of the Raman peak is calculated using the above method.
(B) Next, calculate the gradient of the fluorescence output at 3000 cm -1 . If this gradient is less than a certain predefined threshold, the measurement is rejected as too noisy. In this case, this threshold is set to -4.5 x 10 -5 / sec.
(C) If the gradient of the fluorescence output is less than the threshold, subtract this value from the gradient of the Raman peak. This is the "signal".
(D) Consider samples that may initially have very small amplitudes, which may be due to a variety of reasons, including the presence of large numbers of red blood cells in plasma, aggregation of large numbers of albumin molecules. The algorithm flags these samples for infection to prevent the possibility of false negatives that could harm the patient.
(E) Sample if the final gradient (after subtracting the fluorescence gradient) is less than -1 x 10 -5 / sec, or if the Raman peak amplitude is less than 0.22 (NIST profile = 1). Is diagnosed as infected. A sample is diagnosed as uninfected if the final gradient (measured at 1000 seconds) is greater than -0.8 × 10 -5 / sec and the amplitude of the Raman peak is greater than 0.22. The gradient threshold is significantly higher (about -0.25 x 10 -5 / sec) than the threshold suggested by bacterial-free scaling behavior, but slightly smaller than the bacterial-free scaling behavior ( -1 x 10-). 5 / sec).
1つの例示的な実施例を図29Aおよび図29Bに示す。対象の迅速試験方法の結果は、血液培養の結果と比較される。この試験は、血流感染症の疑いのある患者(および血液培養検査の発注もされた患者)に対して行われたCBC(全血球計算)検査の残りから得られた廃棄血漿サンプルに対して行われる。CBC検査が行われた後、CBC検査バキュテナーが回収され、血漿層から0.6mLがアリコートされる(これらの血漿サンプルの一部には、残存赤血球に起因するかなりの量の赤変があった)。0.3mLのグルタチオン(GSH)を含み、37℃で18時間インキュベートした試薬に0.6mLの血漿層を添加する。試験バイアルを試験機器に入れ、すぐに試験した。図29Aはラマンピークの変化率を示しており、図29Bは、異なる患者からの血漿を添加してなされた一連の試験のラマンピークの振幅を示している。上記のアルゴリズムでは、振幅(図29B)または勾配(図29A)が「感染」帯域にある場合、サンプルは感染していると診断される。全体的な検出メトリックは次のとおりである:
(a)本明細書に記載の対象の方法により「陰性」と診断され、かつ血液培養陰性でもある40個のサンプル。「40個の陰性」
(b)本明細書に記載の対象の方法により陰性と診断された血液培養陽性と診断された0個のサンプル。「0の偽陰性」
(c)血液培養陽性であり、かつ本明細書に記載の対象の方法によっても陽性と診断された6つのサンプル。「6つの真陽性」
(d)血液培養陰性であり、かつ本明細書に記載の対象の方法により陽性と診断された7つのサンプル。「7つの偽陽性」
(e)血液培養陰性であったが、本明細書に記載の対象の方法は(勾配が中間範囲にあったため、または蛍光勾配が設定された閾値の外で変化したために)診断を行うことができなかった13個のサンプル。4つのサンプルは血液培養陽性であったが、対象の方法によって診断は判定されなかった。
One exemplary embodiment is shown in FIGS. 29A and 29B. The results of the subject's rapid test method are compared to the results of blood culture. This study was performed on waste plasma samples obtained from the rest of the CBC (Complete Blood Count) tests performed on patients with suspected bloodstream infections (and those who were also ordered for blood culture tests). Will be done. After the CBC test, the CBC test vacutainer is recovered and 0.6 mL is aliquoted from the plasma layer (some of these plasma samples had a significant amount of red blood cells due to residual red blood cells). .. Add 0.6 mL plasma layer to the reagent containing 0.3 mL glutathione (GSH) and incubated at 37 ° C for 18 hours. The test vial was placed in the test equipment and tested immediately. FIG. 29A shows the rate of change of Raman peak, and FIG. 29B shows the amplitude of Raman peak in a series of studies made with plasma from different patients. With the above algorithm, a sample is diagnosed as infected if the amplitude (FIG. 29B) or gradient (FIG. 29A) is in the "infected" band. The overall detection metrics are:
(A) 40 samples that have been diagnosed as "negative" by the method of interest described herein and are also negative in blood culture. "40 negatives"
(B) 0 samples diagnosed as positive for blood cultures diagnosed as negative by the method of interest described herein. "False negative of 0"
(C) Six samples that were positive for blood culture and were also diagnosed as positive by the methods of interest described herein. "Six true positives"
(D) Seven samples that were negative in blood culture and were diagnosed as positive by the methods of interest described herein. "7 false positives"
(E) Blood culture was negative, but the method of interest described herein can be diagnosed (because the gradient was in the middle range or the fluorescence gradient changed outside the set threshold). 13 samples that could not be done. The four samples were positive for blood cultures, but the diagnosis was not determined by the method of interest.
これらの設定では、感染サンプルの場合、図30に示すように、ラマンピークの変化率は、血液培養試験で陽性になるまでの時間と相関している。 In these settings, for infected samples, the rate of change in Raman peak correlates with the time to positive in blood culture tests, as shown in FIG.
異なるサンプルタイプの経時的な信号の大きさの比較を図31Aおよび図31Bに示す。具体的には、図31Aは、異なるサンプルタイプの信号の時間変化をまとめた複数の試験実行の信号の大きさ(非感染対照サンプルのラマンピークの変化率から感染サンプルのラマンピークの変化率を減じたもの)を示している。すべての場合において、信号の大きさは時間とは逆に減衰する。試験サンプルに10CFU/mLの黄色ブドウ球菌が存在する場合の複数の実行が示されている。図31Bは、異なるサンプルタイプの1000秒での信号強度を示している。細菌が遠心分離されると、信号は小さくなるように見える。信号は臨床サンプルで著しく高いようである。 Comparison of signal magnitude over time for different sample types is shown in FIGS. 31A and 31B. Specifically, FIG. 31A shows the signal magnitudes of multiple test runs summarizing the time variation of signals of different sample types (the rate of change of the Raman peak in the infected sample from the rate of change in the Raman peak of the non-infected control sample). (Reduced) is shown. In all cases, the magnitude of the signal decays in the opposite direction of time. Multiple runs have been shown in the presence of 10 CFU / mL Staphylococcus aureus in the test sample. FIG. 31B shows the signal strength at 1000 seconds for different sample types. When the bacteria are centrifuged, the signal appears to be smaller. The signal appears to be significantly higher in the clinical sample.
さらに、臨床サンプルにおける信号強度は、2時間のインキュベーションを伴う場合でさえも、試験サンプル中に10CFU/mLの黄色ブドウ球菌が存在するサンプルの信号強度よりも著しく大きいようである。臨床サンプルの病原体濃度は1~10 CFU/mLであると予期され、また0.6mLの血漿しかサンプリングされないため、臨床サンプルの多くには活性細菌が存在しないと考えられる。これらの臨床サンプルの信号の大きさが大きいことを考えると、本明細書に記載の方法が細菌によって生成されたフリーラジカルに応答していることは明らかである。 Moreover, the signal intensity in the clinical sample appears to be significantly greater than the signal intensity in the sample with 10 CFU / mL S. aureus in the test sample, even with 2 hours of incubation. Pathogen concentrations in clinical samples are expected to be 1-10 CFU / mL, and only 0.6 mL of plasma is sampled, suggesting that many clinical samples are free of active bacteria. Given the large signal magnitude of these clinical samples, it is clear that the methods described herein respond to free radicals produced by bacteria.
実施例10:抗微生物剤の最小発育阻止濃度の測定
最小発育阻止濃度を測定するため、または候補抗微生物剤に対する未知の病原体の抗微生物剤感受性を特徴づけるために:
(a)未知の病原体を富栄養培地で約3時間インキュベートする。この期間は、原因病原体の濃度を約100倍よりも大きく上昇させるのに十分であるべきである。よって、元のサンプルの1CFU(またはそれ以上)は100CFUよりも大きくなる。
(b)病原体を約7つの等しい部分にアリコートし、各部分に少なくとも14CFUがあると予期され、これは、予期されるCFUの数(この場合は14)の平方根のポアソンのサンプリングエラーよりも十分に大きい。
(c)各部分に、0.125μg/mLの極めて低濃度から始めて、0.25、0.5、1、2、4、および8μg/mLと2倍ずつ増加する可変濃度の候補抗微生物剤を添加する(この範囲は、2倍ずつ7段階で所望のMICに及ぶように設計されている)。この混合物をさらに20分間インキュベートし、これにより、10CFUが候補抗微生物剤と相互作用するのに十分な時間が得られる。
(d)7つの混合物を試験バイアルに添加し、試験する。混合サンプル中に存在するフリーラジカルの数は、抗微生物剤の濃度の関数であるため、最終濃度を抗微生物剤濃度に対してプロットして、MICの推定値を導出できる。これを図32Aおよび図32Bに示す。
Example 10: Measuring the Minimum Inhibitor Concentration of Antimicrobial Agents To Measure the Minimum Inhibitor Concentrations or To Characterize the Antimicrobial Agent Sensitivity of Unknown Pathogens to Candidate Antimicrobial Agents:
(A) Incubate the unknown pathogen in eutrophic medium for about 3 hours. This period should be sufficient to increase the concentration of the causative agent by more than about 100-fold. Therefore, 1 CFU (or more) of the original sample will be larger than 100 CFU.
(B) The pathogen is aliquoted into about 7 equal parts and each part is expected to have at least 14 CFUs, which is more than the square root Poisson sampling error of the expected number of CFUs (14 in this case). Is big.
(C) Add variable concentrations of candidate antimicrobial agents to each moiety, starting at a very low concentration of 0.125 μg / mL and increasing by a factor of 0.25, 0.5, 1, 2, 4, and 8 μg / mL (this). The range is designed to reach the desired MIC in 7 steps, doubling each). The mixture is incubated for an additional 20 minutes, which gives sufficient time for 10 CFU to interact with the candidate antimicrobial agent.
(D) Add the 7 mixtures to the test vial and test. Since the number of free radicals present in the mixed sample is a function of the antimicrobial agent concentration, the final concentration can be plotted against the antimicrobial agent concentration to derive an estimate of the MIC. This is shown in FIGS. 32A and 32B.
図32Aは、抗微生物剤(バンコマイシン)濃度の関数として測定された勾配を示している。図32Bは、試験されたサンプルが濁るのにかかる時間を示している。2μg/mLを超えると、サンプルは極めて長いインキュベーション期間(96時間より長い)の間透明のままである。よって、最小殺菌濃度MBCは約2μg/mLである。0.25mg/mLを超えると、濁るまでの時間がわずかに長くなる。よって、MICは約0.25mg/mLである。図32Aおよび図32Bに示すように、MICは信号がわずかに低下する濃度に対応する。さらに、MBC(最小殺菌濃度)は、信号が再び上昇する濃度に対応する。 FIG. 32A shows the gradient measured as a function of antimicrobial agent (vancomycin) concentration. FIG. 32B shows the time it takes for the tested sample to become cloudy. Above 2 μg / mL, the sample remains clear for a very long incubation period (longer than 96 hours). Therefore, the minimum bactericidal concentration MBC is about 2 μg / mL. Above 0.25 mg / mL, the time to turbidity will be slightly longer. Therefore, the MIC is about 0.25 mg / mL. As shown in FIGS. 32A and 32B, the MIC corresponds to the concentration at which the signal drops slightly. In addition, MBC (minimum bactericidal concentration) corresponds to the concentration at which the signal rises again.
実施例11:未知の微生物の表現型を判定するための方法
サンプル中の未知の微生物の表現型は、追加の架橋物質を使用することにより判定され得る。以下では、グルタミン酸基の隣に開裂可能なペプチド結合を含む架橋物質を添加することにより、サンプル中のペプチダーゼが識別される。ジスルフィドクロスリンカーを用いたグルタミン酸誘導体の合成をスキーム1に示す。
Example 11: Methods for Determining the Phenotype of an Unknown Microorganism The phenotype of an unknown microorganism in a sample can be determined by using additional cross-linking material. In the following, peptidases in the sample are identified by adding a cross-linking substance containing a cleaveable peptide bond next to the glutamate group. Scheme 1 shows the synthesis of glutamic acid derivatives using a disulfide crosslinker.
スキーム1
Scheme 1
化合物1:マグネチック撹拌子を含む250mLの丸底フラスコに、3.0グラム(26.4ミリモル)のシステアミン塩酸塩(Sigma-Aldrich、カタログ番号:M6600)および60mLのメタノールを加えた。混合物をマグネチックスターラーで撹拌して溶液を形成した。この溶液に、6.2グラム(28.2ミリモル)の2,2'-ジチオジピリジン(Sigma-Aldrich、カタログ番号:43791)を少しずつ加えた。得られた黄色の溶液を一晩撹拌し、Rotavaporを使用して濃縮して乾燥粉末にした。黄色の生成物を高真空ポンプで4~5時間さらに乾燥させて、9.03グラムの黄色の粉末生成物を得た(収率約98.2%)。この生成物混合物は、未反応の出発物質である2,2'-ジチオジピリジン、所望の生成物である化合物1、および副生成物2-チオピリジンを含んでいた。さらに精製することなく、生成物混合物を次段階の反応に使用した。化合物2:マグネチック撹拌子を含む250mL丸底フラスコに、0.5gm(2.0ミリモル)のBOC-L-グルタミン酸(Sigma-Aldrich、カタログ番号:16345)、0.86グラム(4.5ミリモル)のEDAC(N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N'-エチルカルボジイミド塩酸塩、Sigma-Aldrich、カタログ番号:E7760)、0.52グラム(4.5ミリモル)のNHS(N-ヒドロキシスクシンイミド、Sigma-Aldrich、カタログ番号:56480)、および40mLのジクロロメタンを加えた。混合物をマグネチックスターラーで2時間撹拌し、透明な溶液が形成された。この溶液に、4mLのTEA(トリメチルアミン、EMD、カタログ番号:1200-5)および100mgのDMAP(4-(ジメチルアミノ)ピリジン、Aldrich、カタログ番号10,770-0)を加え、次いで1.4グラムの化合物1混合物を加えた。反応混合物を一晩撹拌し、30mLの5%NaHCO3水溶液で3回洗浄し、底部溶液を硫酸ナトリウムで乾燥させた。Rotovaporにより溶媒を除去した後、カラム精製のために生成物残渣を5mLのCH2Cl2に溶解した。30グラムのシリカゲルをCH2Cl2とともにロードし、粗生成物溶液をカラムにロードし、カラムをCH2Cl2、1%CH3OH/CH2Cl2および2%CH3OH/CH2Cl2、3%CH3OH/CH2Cl2で溶離した。画分は、5%CH3OH/CH2Cl2(Rf=0.28)で展開する順相TLCプレートで識別された。所望の画分をプールし、濃縮して、0.28グラム(0.48ミリモル)の半流動化合物3を収率22.2%で得た。CDCl3の1H NMRスペクトルは、化合物3の提案された構造と一致する。化合物4:マグネチック撹拌子を含む100mLの丸底フラスコに、0.28グラム(0.48ミリモル)の化合物3、15mLのメタノール、および3mLの濃塩酸溶液を加えた。得られた混合物を15分間撹拌し、Rotavaporにより少量に濃縮した(大部分は水)。生成物残渣を高真空でさらに乾燥乾固させた。約3mLのエタノールを加えた後、生成物混合物をさらに高真空下に置いて、0.29グラム(0.479ミリモル)の粉末生成物である化合物4を収率99.8%で得た。さらに精製することなく、生成物を水に溶解でき、0.1mMのNaOH溶液を使用してpHを5.3に調整しており、これは、活性化ジスルフィドとのタンパク質のシステイン残基によるジスルフィド交換によってアルブミンなどのタンパク質を架橋するために使用される。 Compound 1: 3.0 grams (26.4 mmol) of cysteamine hydrochloride (Sigma-Aldrich, catalog number: M6600) and 60 mL of methanol were added to a 250 mL round bottom flask containing a magnetic stir bar. The mixture was stirred with a magnetic stirrer to form a solution. 6.2 grams (28.2 mmol) of 2,2'-dithiodipyridine (Sigma-Aldrich, catalog number: 43791) was added to this solution in small portions. The resulting yellow solution was stirred overnight and concentrated using Rotavapor into a dry powder. The yellow product was further dried in a high vacuum pump for 4-5 hours to give 9.03 grams of yellow powder product (yield about 98.2%). This product mixture contained the unreacted starting material 2,2'-dithiodipyridine, the desired product compound 1, and the by-product 2-thiopyridine. The product mixture was used in the next step reaction without further purification. Compound 2: 0.5 gm (2.0 mmol) BOC-L-glutamic acid (Sigma-Aldrich, catalog number: 16345), 0.86 g (4.5 mmol) EDAC (N- (4.5 mmol) in a 250 mL round bottom flask containing a magnetic stirrer. 3-Dimethylaminopropyl) -N'-ethylcarbodiimide hydrochloride, Sigma-Aldrich, catalog number: E7760), 0.52 grams (4.5 mmol) of NHS (N-hydroxysuccinimide, Sigma-Aldrich, catalog number: 56480), and 40 mL of dichloromethane was added. The mixture was stirred with a magnetic stirrer for 2 hours to form a clear solution. To this solution is added 4 mL of TEA (trimethylamine, EMD, catalog number: 1200-5) and 100 mg of DMAP (4- (dimethylamino) pyridine, Aldrich, catalog number 10,770-0), followed by 1.4 grams of compound 1 mixture. Was added. The reaction mixture was stirred overnight, washed 3 times with 30 mL of 5% NaHCO 3 aqueous solution and the bottom solution was dried over sodium sulfate. After removing the solvent with Rotovapor, the product residue was dissolved in 5 mL of CH 2 Cl 2 for column purification. Load 30 grams of silica gel with CH 2 Cl 2 , load the crude product solution onto the column, load the column CH 2 Cl 2 , 1% CH 3 OH / CH 2 Cl 2 and 2% CH 3 OH / CH 2 Cl. Elution with 2 , 3% CH 3 OH / CH 2 Cl 2 . Fractions were identified on a normal phase TLC plate unfolding with 5% CH 3 OH / CH 2 Cl 2 (Rf = 0.28). The desired fractions were pooled and concentrated to give 0.28 grams (0.48 mmol) of semi-fluid compound 3 in 22.2% yield. The 1 H NMR spectrum of CDCl 3 is consistent with the proposed structure of compound 3. Compound 4: 0.28 grams (0.48 mmol) of compound 3, 15 mL of methanol, and 3 mL of concentrated hydrochloric acid solution were added to a 100 mL round bottom flask containing a magnetic stir bar. The resulting mixture was stirred for 15 minutes and concentrated in small amounts by Rotavapor (mostly water). The product residue was further dried to dryness under high vacuum. After adding about 3 mL of ethanol, the product mixture was further placed under high vacuum to give 0.29 grams (0.479 mmol) of the powder product, Compound 4, in 99.8% yield. The product can be dissolved in water without further purification and the pH is adjusted to 5.3 using a 0.1 mM NaOH solution, which is albumin by disulfide exchange with the cysteine residue of the protein with activated disulfide. Used to cross proteins such as.
クロスリンカーは、図33Aに示すようにバックグラウンドのUV-Vis吸収を増加させるが、UV-Vis吸収は、クロスリンカーの含有量が多いと時間とともに減少する(アルブミンネットワークがGSHによって再組み換えされる)。図33Aは、アルブミン上の還元ジスルフィド結合と交換する2つのジスルフィド結合を含み、それによりアルブミン分子のネットワークを形成するペプチドクロスリンカーの650nmでの吸光度の結果を示している。(レイリー散乱による)アルブミンからのバックグラウンド吸光度は、クロスリンカーの含有量とともに増加する(対応して、クロスリンカーを含む本試薬試験バイアルは、病原性微生物で観測されるものと同様の信号を示す)。特定の細菌は、グルタミン酸ペプチド結合(例えば、黄色ブドウ球菌)を開裂できるペプチダーゼを産生し、ラマン信号の経時的な上昇をもたらす(図33B)。この上昇率は、病原体の濃度に対応する。これは、図34に示すように、ラマン試験の結果にも対応している。クロスリンカーの含有量が低い場合、アルブミンネットワークの形成と一致して、ラマンピークは時間とともに低下する。クロスリンカーの含有量が多い場合、ラマンピークが上昇する。特定の態様において、架橋アルブミンネットワークは、細菌代謝産物(本事例ではペプチダーゼ)によって単量体アルブミンに還元される。例えば、ペプチダーゼを試験するために、クロスリンカー:アルブミンの比を1:2に設定した。 Crosslinkers increase background UV-Vis absorption as shown in Figure 33A, but UV-Vis absorption decreases over time with high crosslinker content (albumin network is recombined by GSH). ). FIG. 33A shows the results of the absorbance at 650 nm of a peptide crosslinker containing two disulfide bonds that exchange for reduced disulfide bonds on albumin, thereby forming a network of albumin molecules. Background absorbance from albumin (due to Rayleigh scattering) increases with crosslinker content (correspondingly, this reagent test vial containing crosslinker exhibits a signal similar to that observed with pathogenic microorganisms. ). Certain bacteria produce peptidases capable of cleaving glutamate peptide bonds (eg, Staphylococcus aureus), resulting in an increase in Raman signal over time (Fig. 33B). This rate of increase corresponds to the concentration of the pathogen. This also corresponds to the results of the Raman test, as shown in Figure 34. When the crosslinker content is low, the Raman peak decreases over time, consistent with the formation of the albumin network. Raman peaks increase when the crosslinker content is high. In certain embodiments, the crosslinked albumin network is reduced to monomeric albumin by a bacterial metabolite (peptidase in this case). For example, to test peptidases, the crosslinker: albumin ratio was set to 1: 2.
アルブミンと混合すると、クロスリンカーのジスルフィド結合はアルブミンのシステイン基と交換され、アルブミン二量体を形成する。また、これにより、レイリー散乱に起因するバックグラウンド吸光度が増加する(図33A)。極めて大量のクロスリンカーを含む試薬システムの場合、架橋アルブミンは経時的にジスルフィド結合を再組み換えし、レイリー散乱をゆっくりと減少させるようである。よって、これらの実験では、クロスリンカー:アルブミンの比を1:2に設定した。この系では、フリーラジカルによって引き起こされるアルブミン架橋に似て、ラマンピークは時間とともに振幅が低下する。ペプチドジスルフィドクロスリンカーを含む試薬系がペプチダーゼを産生する細菌に曝されると、クロスリンカーの開裂により界面層が破壊され、ラマンピーク振幅が上昇する。これは、4mL試薬で10CFUを超える検出限界のある接種物依存性を示唆している。(図33B) When mixed with albumin, the crosslinker disulfide bonds are exchanged for the cysteine group of albumin to form an albumin dimer. This also increases the background absorbance due to Rayleigh scattering (Fig. 33A). For reagent systems containing very large amounts of crosslinkers, crosslinked albumin appears to recombine disulfide bonds over time, slowly reducing Rayleigh scattering. Therefore, in these experiments, the crosslinker: albumin ratio was set to 1: 2. In this system, Raman peaks decrease in amplitude over time, similar to albumin cross-linking caused by free radicals. When a reagent system containing a peptide disulfide crosslinker is exposed to peptidase-producing bacteria, cleavage of the crosslinker disrupts the interfacial layer and increases Raman peak amplitude. This suggests inoculation dependence with a detection limit of more than 10 CFU with 4 mL reagent. (Fig. 33B)
実施例12:蛍光を介した検出および特徴づけ
病原性微生物の有無の判定を図35Aおよび図35Bに示す。本実施例は、次のように作製された人為的に添加されたサンプルでの試験の使用を示している:(a)最初に、緩衝剤中の黄色ブドウ球菌の原液を1000CFU/mLの濃度で調製する。この原液0.05mL(または予期される50CFU)を、血液バンクから購入した血漿5mLに添加し、2時間インキュベートする。(b)次いで、血漿から細菌を除去するために、この血漿を遠心分離する。0.6mLのこの感染血漿を3.9mLの体積の標準試薬製剤に添加する。この血漿から3つの「感染」サンプルが作製される。(c)試薬製剤に0.6mLの非感染血漿(2時間のインキュベーションの後遠心分離も行われている)を添加することにより、3つの非感染対照サンプルが作製される。(d)添加なしで試薬バイアルを取ることにより1つの試薬対照サンプルバイアルが作製される。7つの試験バイアルすべてを同時に試験し、結果を図35A~図35Bに示す。これらの既知のサンプルを使用することにより、測定を特徴づけるために単純な統計的測定(信号雑音比など)を使用できる。
Example 12: Fluorescence-mediated detection and characterization The presence or absence of pathogenic microorganisms is shown in FIGS. 35A and 35B. This example demonstrates the use of the test with an artificially added sample prepared as follows: (a) First, a concentration of 1000 CFU / mL of Staphylococcus aureus stock solution in buffer. Prepare with. Add 0.05 mL (or expected 50 CFU) of this stock solution to 5 mL of plasma purchased from a blood bank and incubate for 2 hours. (B) The plasma is then centrifuged to remove the bacteria from the plasma. Add 0.6 mL of this infected plasma to the standard reagent formulation in volume of 3.9 mL. Three "infected" samples are made from this plasma. (C) Three uninfected control samples are prepared by adding 0.6 mL of uninfected plasma (also centrifuged after 2 hours of incubation) to the reagent formulation. (D) One reagent control sample vial is made by taking the reagent vial without addition. All seven test vials were tested simultaneously and the results are shown in Figures 35A-35B. By using these known samples, simple statistical measurements (such as signal-to-noise ratio) can be used to characterize the measurement.
試験の実行中、適切な周波数の蛍光値が継続的にモニターされ、個々の試験バイアルについて変化率が計算される。図35Aは、これらの測定値を対照および感染サンプルならびに単一試薬対照サンプルを集約したものとして示している。図35Aは、3つの非感染対照サンプル、3つの感染サンプル、および試薬サンプルについて集約された蛍光値を示している。非感染対照サンプルの蛍光値は、蛍光消光のプロセスに起因して低下する。感染サンプルの低下率は、これよりもいくらか大きい。信号は、非感染の対照と感染サンプルとの蛍光変化率の差として定義される。非感染対照サンプルは、試薬対照サンプルで観測される変化率と一致する変化率を示しており、これは、この実施例においては測定終了時に(-2.2±0.1)×10-5/秒と推定される。図35Bは、非感染および感染サンプルの変化率のrms標準偏差で信号を除したものとして推定された信号雑音比を示している。 During the test run, fluorescence values at the appropriate frequency are continuously monitored and the rate of change is calculated for each test vial. FIG. 35A shows these measurements as a collection of control and infected samples as well as single reagent control samples. FIG. 35A shows aggregated fluorescence values for three non-infected control samples, three infected samples, and reagent samples. The fluorescence value of the uninfected control sample is reduced due to the process of fluorescence quenching. The rate of decline in infected samples is somewhat greater than this. The signal is defined as the difference in the rate of change in fluorescence between the uninfected control and the infected sample. The uninfected control sample showed a rate of change consistent with the rate of change observed in the reagent control sample, which is estimated to be (-2.2 ± 0.1) x 10-5 / sec at the end of the measurement in this example. Will be done. FIG. 35B shows the signal-to-noise ratio estimated as the signal divided by the rms standard deviation of the rate of change of the uninfected and infected samples.
最終診断では、試薬バイアルの蛍光の変化率が、試験バイアル内の蛍光の変化率から差し引かれる。試薬対象標準のドリフトについて補正し、SNR>>1になるように十分に長い期間データを収集した後、サンプルを分析して病原性微生物が存在するか否かを判定できる。 In the final diagnosis, the rate of change in fluorescence in the reagent vial is subtracted from the rate of change in fluorescence in the test vial. After correcting for the drift of the reagent target standard and collecting data for a sufficiently long period so that SNR >> 1, the sample can be analyzed to determine the presence or absence of pathogenic microorganisms.
上記の発明は、理解を明確にするために例示および実施例によりある程度詳細に説明されてきたが、本開示の教示に照らして、添付の特許請求の範囲の趣旨または範囲から逸脱することなく、それらに対して特定の変更および修正が可能であることは当業者には容易に明らかである。 The invention described above has been described in some detail by way of example and examples for clarity of understanding, but in the light of the teachings of the present disclosure, without departing from the spirit or scope of the appended claims. It is readily apparent to those skilled in the art that certain changes and modifications can be made to them.
従って、上記は本発明の原理を例示しているにすぎない。当業者は、本明細書において明示的に説明または図示されていないが、本発明の原理を具体化し、その趣旨および範囲内に含まれる様々な構成を考案できることを理解されたい。さらに、本明細書に記載されるすべての実施例および条件付き文言は、主に、そのような具体的に記載される実施例および条件に限定されることなく本発明の原理を読み手が理解するのを助けることを意図している。さらに、本発明の原理、局面、および態様ならびにその具体的な実施例を記述する本明細書のすべての記述は、その構造的および機能的均等物を包含することが意図されている。加えて、そのような均等物には、現在知られている均等物と将来開発される均等物との両方、つまり、構造に関係なく同じ機能を実行するあらゆる開発された要素が含まれることが意図されている。従って、本発明の範囲は、本明細書に示され説明された例示的な態様に限定されることが意図されるものではない。むしろ、本発明の範囲および趣旨は、添付の特許請求の範囲によって具体化される。 Therefore, the above merely illustrates the principle of the present invention. It will be appreciated by those skilled in the art that, although not expressly described or illustrated herein, the principles of the invention can be embodied and various configurations included within the spirit and scope thereof can be devised. Moreover, all examples and conditional language described herein are primarily not limited to such specifically described examples and conditions, but the reader understands the principles of the invention. Intended to help. Moreover, all descriptions herein describing the principles, aspects, and embodiments of the invention are intended to include their structural and functional equivalents. In addition, such equivalents may include both currently known equivalents and future developed equivalents, that is, any developed element that performs the same function regardless of structure. Intended. Accordingly, the scope of the invention is not intended to be limited to the exemplary embodiments shown and described herein. Rather, the scope and gist of the present invention is embodied by the appended claims.
Claims (43)
(b)不変の光強度または経時変化する光強度のいずれかで、サンプルとサンプルホルダーの表面との界面において集束され前記リガンドに吸収される単色光源を用いて、サンプルを照射する工程;
(c)複数の異なる時間に、照射されたサンプルからの散乱光を収集し、該散乱光からラマン信号および蛍光信号を測定する工程;
(d)サンプルに関するラマン信号および蛍光信号の強度の経時的な変化率を計算する工程;
(e)正味信号を取得するために、ラマン信号および蛍光信号の強度の計算された変化率を補正する工程;ならびに
(f)正味信号と1つまたは複数の所定の閾値との比較に基づいて、サンプル中の微生物の存在を判定する工程
を含む、サンプル中の微生物の存在を判定するための方法。 (A) A step of combining a sample and a reagent containing albumin incorporating a ligand in a sample holder;
(B) A step of irradiating a sample with a monochromatic light source that is focused at the interface between the sample and the surface of the sample holder and absorbed by the ligand with either constant or time-varying light intensity;
(C) A step of collecting scattered light from an irradiated sample at a plurality of different times and measuring a Raman signal and a fluorescence signal from the scattered light;
(D) The step of calculating the rate of change of the intensity of the Raman signal and the fluorescence signal with respect to the sample over time;
(E) The step of correcting the calculated rate of change of the intensity of the Raman and fluorescent signals to obtain the net signal; and (f) based on the comparison of the net signal with one or more predetermined thresholds. , A method for determining the presence of microorganisms in a sample, comprising the step of determining the presence of microorganisms in the sample.
の化合物を含む、
請求項10に記載の方法。 The cross-linking material is the formula (I):
Contains the compounds of
The method of claim 10.
プロットの最小値が、抗微生物組成物の最小殺菌濃度を推定するために使用され、かつ/または
プロットにおけるブレークポイントが、抗微生物組成物の最小発育阻止濃度を推定するために使用される、
請求項18に記載の方法。 Including the step of plotting the net signal against the antimicrobial concentration,
The minimum values in the plot are used to estimate the minimum bactericidal concentration of the antimicrobial composition, and / or the breakpoints in the plot are used to estimate the minimum inhibitory concentration of the antimicrobial composition.
The method of claim 18.
標準参照サンプルからの蛍光散乱の強度の変化率を判定すること、および
共鳴ラマン散乱の強度の変化率から、該標準サンプルからの蛍光散乱の強度の変化率を減じたものとして、正味信号を計算すること
を含む、
請求項1に記載の方法。 Calculating the net signal is
The net signal is calculated by determining the rate of change in the intensity of the fluorescence scattering from the standard reference sample and subtracting the rate of change in the intensity of the fluorescence scattering from the standard sample from the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering. Including doing,
The method according to claim 1.
標準参照サンプルからの合計出力の変化率を判定すること、および
共鳴ラマン散乱の強度の変化率から、該標準サンプルからの共鳴ラマン散乱の強度の変化率を減じたものとして、正味信号を計算すること
を含む、
請求項1に記載の方法。 Calculating the net signal is
The net signal is calculated by determining the rate of change in the total output from the standard reference sample and subtracting the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering from the standard sample from the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering. Including that
The method according to claim 1.
をさらに含む、請求項20または21のいずれか一項に記載の方法。 One of claims 20 or 21, further comprising the step of comparing the calculated net signal to a predetermined threshold and determining that the sample contains actively metabolizing microorganisms based on the comparison. The method described in the section.
(b)光学調整コンポーネントと、
(c)光検出器と、
(d)プロセッサと、
を含むシステムであって、
該プロセッサは該プロセッサに動作可能に連結されたメモリを含み、該メモリは命令を格納しており、
該命令は、該プロセッサによって実行された場合に、
不変の光強度または経時変化する光強度のいずれかで、サンプルとサンプルホルダーの表面との界面において単色光源を用いて、サンプルホルダー中のサンプルを照射すること;
光検出器を用いてサンプルからの散乱光を複数の異なる時間に測定すること;
共鳴ラマン散乱および蛍光散乱の強度を判定すること;
共鳴ラマン散乱の強度および蛍光散乱の強度の変化率を計算すること;ならびに
正味信号を取得するために、共鳴ラマン散乱の強度および蛍光散乱の強度の計算された変化率を補正すること
を該プロセッサに実施させる、
前記システム。 (A) Monochromatic light source and
(B) Optical adjustment components and
(C) Photodetector and
(D) Processor and
Is a system that includes
The processor includes memory operably attached to the processor, which stores instructions.
The instruction, when executed by the processor,
Irradiating the sample in the sample holder with a monochromatic light source at the interface between the sample and the surface of the sample holder, either with constant or time-varying light intensity;
Measuring scattered light from a sample at multiple different times using a photodetector;
Determining the Intensities of Resonant Raman Scattering and Fluorescent Scattering;
To calculate the rate of change of the intensity of the resonant Raman scattering and the intensity of the fluorescent scattering; and to correct the calculated rate of change of the intensity of the resonant Raman scattering and the intensity of the fluorescent scattering to obtain a net signal. To carry out
The system.
インコヒーレントに散乱した光を直線状に配列された光検出器上に広げるように構成された光学調整コンポーネントと
を含む、インコヒーレントに散乱された光を特徴づけるためのサブシステム
をさらに含む、請求項27に記載のシステム。 Collimated optical system and
Further including a subsystem for characterizing the incoherently scattered light, including an optical tuning component configured to spread the incoherently scattered light onto a linearly arranged photodetector, claim. Item 27.
該命令は、該プロセッサによって実行された場合に、サンプルチャンバのそれぞれに光を集束させるようにコリメート光学系を動かすことを該プロセッサに実施させる、
請求項28に記載のシステム。 The processor further contains memory for storing instructions,
The instruction causes the processor to move the collimating optics to focus light in each of the sample chambers when executed by the processor.
The system of claim 28.
該命令は、前記プロセッサによって実行された場合に、
試薬バイアルからの蛍光散乱(または他の光出力)の強度の変化率を判定すること、
共鳴ラマン散乱の強度の変化率から、標準サンプルからの蛍光散乱の強度の変化率を減じたものとして、正味信号を計算すること
を該プロセッサに実施させる、
請求項23に記載のシステム。 The memory further contains instructions
The instruction, when executed by the processor,
Determining the rate of change in intensity of fluorescent scattering (or other light output) from reagent vials,
Let the processor calculate the net signal by subtracting the rate of change in the intensity of the fluorescent scattering from the standard sample from the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering.
The system of claim 23.
該命令は、前記プロセッサによって実行された場合に、
標準参照サンプルからの合計出力の変化率を判定すること、
共鳴ラマン散乱の強度の変化率から、標準サンプルからの共鳴ラマン散乱の強度の変化率を減じたものとして、正味信号を計算すること
を該プロセッサに実施させる、
請求項23に記載のシステム。 The memory further contains instructions
The instruction, when executed by the processor,
Determining the rate of change of total output from the standard reference sample,
Let the processor calculate the net signal as the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering minus the rate of change in the intensity of the resonant Raman scattering from the standard sample.
The system of claim 23.
該命令は、前記プロセッサによって実行された場合に、
前記正味信号を所定の閾値と比較し、該比較に基づいて、活発に代謝している微生物をサンプルが含んでいると判定すること
を該プロセッサに実施させる、
請求項31または32のいずれか一項に記載のシステム。 The memory further contains instructions
The instruction, when executed by the processor,
The processor is made to compare the net signal with a predetermined threshold and, based on the comparison, determine that the sample contains actively metabolizing microorganisms.
The system according to any one of claims 31 or 32.
の化合物を含む、
請求項35に記載のシステム。 The crosslinked substance is of formula (I) :.
Contains the compounds of
The system of claim 35.
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201762473876P | 2017-03-20 | 2017-03-20 | |
US62/473,876 | 2017-03-20 | ||
US201862614216P | 2018-01-05 | 2018-01-05 | |
US62/614,216 | 2018-01-05 | ||
PCT/US2018/023182 WO2018175346A1 (en) | 2017-03-20 | 2018-03-19 | Spectroscopic methods to detect and characterize microorganisms |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020519849A JP2020519849A (en) | 2020-07-02 |
JPWO2018175346A5 true JPWO2018175346A5 (en) | 2022-05-13 |
JP7134995B2 JP7134995B2 (en) | 2022-09-12 |
Family
ID=63585732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019551513A Active JP7134995B2 (en) | 2017-03-20 | 2018-03-19 | Spectroscopic methods for detecting and characterizing microorganisms |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US11105747B2 (en) |
EP (1) | EP3602065A4 (en) |
JP (1) | JP7134995B2 (en) |
MX (1) | MX2019011119A (en) |
WO (1) | WO2018175346A1 (en) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10371641B2 (en) * | 2016-01-21 | 2019-08-06 | TimeGate Instruments Oy | Method and apparatus for measuring inelastic scattering |
BR112020024296A2 (en) | 2018-08-27 | 2021-03-09 | Regeneron Pharmaceuticals, Inc. | METHODS FOR THE PRODUCTION OF A CONCENTRATED PROTEIN PURIFICATION INTERMEDIATE, FOR MONITORING AND CONTROL OF CRITICAL QUALITY ATTRIBUTES IN A PROTEIN PURIFICATION INTERMEDIATE AND TO MONITOR AND CONTROL THE EXCIPIENT LEVELS IN THE CULTURE AND CULTURE FLUID FLUID. PROTEIN, AND, PROTEIN PURIFICATION INTERMEDIATE |
CN111323396A (en) * | 2018-12-14 | 2020-06-23 | 中国林业科学研究院资源昆虫研究所 | Method for determining laccaic acid A content |
EP3767631A1 (en) * | 2019-07-19 | 2021-01-20 | Vrije Universiteit Brussel | Method for evaluating antibiotic susceptibility |
WO2021022066A1 (en) * | 2019-07-30 | 2021-02-04 | The Regents Of The University Of California | Compositions and methods for inhibiting bacterial virulence and flim-based device and method for antibiotic susceptibility testing |
CN113552109B (en) * | 2020-04-23 | 2023-12-29 | 中国石油化工股份有限公司 | Memory, and method, device and equipment for testing and analyzing reaction thermal effect based on Raman spectrum |
WO2021242983A1 (en) * | 2020-05-28 | 2021-12-02 | Leuko Labs, Inc. | A method to detect white blood cells and/or white blood cell subtypes form non-invasive capillary videos |
WO2021262738A2 (en) * | 2020-06-23 | 2021-12-30 | Spectral Platforms, Inc. | Spectroscopic methods, reagents and systems to detect, identify, and characterize bacteria for antimicrobial susceptiblity |
US20240053270A1 (en) * | 2021-01-29 | 2024-02-15 | Adiuvo Diagnostics Private Limited | Pathogenic susceptibility assessment based on autofluoresence |
WO2024143122A1 (en) * | 2022-12-28 | 2024-07-04 | 株式会社堀場製作所 | Spectroscopic analysis device and spectroscopic analysis method |
Family Cites Families (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5369874A (en) * | 1976-11-30 | 1978-06-21 | Masuda Takehiro | Simple measurement of antibacterial power of antibiotics and dusting apparatus for deactivated enzyme |
US4226846A (en) | 1977-04-01 | 1980-10-07 | New England Nuclear Corporation | Albumin microaggregates for radioactive scanning of reticuloendothelial systems |
US4187285A (en) | 1977-12-16 | 1980-02-05 | E. R. Squibb & Sons, Inc. | Microaggregated albumin |
WO1988006457A1 (en) | 1987-03-04 | 1988-09-07 | Nippon Hypox Laboratories Incorporated | Medicinal composition containing albumin as carrier and process for its preparation |
JPS63297664A (en) | 1987-05-28 | 1988-12-05 | 三井建設株式会社 | Concrete casting apparatus |
US5134126A (en) | 1987-11-09 | 1992-07-28 | Bayer Ag | Antimycotic compositions of nikkomycin compounds and azole antimycotics |
JPH03272440A (en) * | 1990-02-16 | 1991-12-04 | Hitachi Ltd | Raman spectrophotometer |
US5916596A (en) | 1993-02-22 | 1999-06-29 | Vivorx Pharmaceuticals, Inc. | Protein stabilized pharmacologically active agents, methods for the preparation thereof and methods for the use thereof |
US6040906A (en) | 1996-07-11 | 2000-03-21 | Harhay; Gregory P. | Resonance raman spectroscopy for identifying and quantitating biomatter, organic, and inorganic analytes |
HUP9701554D0 (en) | 1997-09-18 | 1997-11-28 | Human Oltoanyagtermeloe Gyogys | Pharmaceutical composition containing plazma proteins |
US7829348B2 (en) | 2000-09-22 | 2010-11-09 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Raman-active reagents and the use thereof |
FR2826018B1 (en) | 2001-06-18 | 2005-01-07 | Pasteur Institut Tunis | GENE ASSOCIATED WITH THE VIRULENCE OF PARASITE LEISHMANIA |
US20030232401A1 (en) | 2002-06-12 | 2003-12-18 | Pugia Michael J. | Bacterial test method by glycated label binding |
WO2004011423A2 (en) | 2002-07-29 | 2004-02-05 | Hawaii Biotech, Inc. | Structural carotenoid analogs for the inhibition and amelioration of disease |
US20050009788A1 (en) | 2002-07-29 | 2005-01-13 | Lockwood Samuel Fournier | Carotenoid ester analogs or derivatives for controlling connexin 43 expression |
JP3895317B2 (en) | 2002-10-21 | 2007-03-22 | 株式会社日本触媒 | Sample holder for spectrophotometer and spectrophotometer |
US6900175B2 (en) | 2002-11-18 | 2005-05-31 | Vicuron Pharmaceuticals Inc. | Methods of administering dalbavancin for treatment of bacterial infections |
EP3470084A1 (en) | 2002-12-09 | 2019-04-17 | Abraxis BioScience, LLC | Compositions and methods of delivery of pharmacological agents |
US7271896B2 (en) | 2003-12-29 | 2007-09-18 | Intel Corporation | Detection of biomolecules using porous biosensors and raman spectroscopy |
DE602005023141D1 (en) | 2004-04-16 | 2010-10-07 | Univ Auburn | MICROSCOPE LIGHTING DEVICE AND ADAPTER THEREFOR |
US20070141714A1 (en) | 2005-12-19 | 2007-06-21 | Intel Corporation | Method to detect small molecules binding to proteins using surface enhanced Raman scattering (SERS) |
EP2092336B1 (en) | 2006-11-29 | 2012-08-29 | Microsens Medtech Ltd | Capture of mycobacteria like micro-organisms |
TW200837349A (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-16 | Nat Univ Tsing Hua | Biochip and manufacturing method thereof |
WO2009018544A1 (en) | 2007-08-01 | 2009-02-05 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Pathogen detection in large-volume particulate samples |
JP5434199B2 (en) | 2009-03-31 | 2014-03-05 | 東洋紡株式会社 | Method for amplifying mycobacterial genes |
WO2011084528A1 (en) * | 2009-12-15 | 2011-07-14 | Emory University Office Of Technology Transfer | System and method for providing real-time anatomical guidance in a diagnostic or therapeutic procedure |
FR2955664B1 (en) | 2010-01-22 | 2012-02-10 | Centre Nat Rech Scient | METHOD FOR THE DETECTION OF A RESONANT NONLINEAR OPTICAL SIGNAL AND DEVICE FOR THE IMPLEMENTATION OF SAID METHOD |
CA2843752A1 (en) | 2011-08-22 | 2013-02-28 | Spectral Platforms, Inc. | Rapid detection of metabolic activity |
WO2013116527A1 (en) | 2012-01-31 | 2013-08-08 | The University Of Toledo | Methods and devices for detection and measurement of analytes |
SG11201503497UA (en) | 2012-12-26 | 2015-06-29 | Univ Singapore | Megastokes amino-triazolyl-bodipy compounds and applications to live neuron staining and human serum albumin fa1 drug site probing |
EP3922965A3 (en) | 2013-08-07 | 2022-03-30 | Wayne State University | Hand-held micro-raman based detection instrument and method of detection |
EP3978618A1 (en) | 2015-05-08 | 2022-04-06 | Spectral Platforms, Inc. | Albumin-based non-covalent complexes and methods of use thereof |
WO2017020000A1 (en) | 2015-07-30 | 2017-02-02 | The Research Foundation For The State University Of New York | Spectroscopic methods for body fluid age determination |
-
2018
- 2018-03-19 JP JP2019551513A patent/JP7134995B2/en active Active
- 2018-03-19 EP EP18770799.7A patent/EP3602065A4/en active Pending
- 2018-03-19 MX MX2019011119A patent/MX2019011119A/en unknown
- 2018-03-19 WO PCT/US2018/023182 patent/WO2018175346A1/en unknown
- 2018-03-19 US US15/925,601 patent/US11105747B2/en active Active
-
2021
- 2021-07-21 US US17/381,563 patent/US20220113256A1/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7134995B2 (en) | Spectroscopic methods for detecting and characterizing microorganisms | |
JP4220374B2 (en) | Multi-channel fluorescence sensor | |
Zhang et al. | A smartphone-based chloridometer for point-of-care diagnostics of cystic fibrosis | |
EP2557413B1 (en) | Blood analysis apparatus and blood analysis method | |
JP5669087B2 (en) | Fluorescence measurement method and fluorescence measurement apparatus | |
JP5575355B2 (en) | UV protection effect evaluation device | |
JP6059244B2 (en) | Analytical apparatus for detecting at least one analyte in a sample | |
EP4317947A1 (en) | Fluorescence measuring device | |
US8798931B2 (en) | Evaluation method for evaluating a state of a photosynthesis sample | |
KR20080064138A (en) | Raman instrument for measuring weak signals in the presence of strong background fluorescence | |
JPWO2018175346A5 (en) | ||
EP2834619A1 (en) | A method for calibrating spectroscopy apparatus and equipment for use in the method | |
US20210404875A1 (en) | Spectrophotometer System and Enhanced Optical Characterization of Biological Samples Using Same | |
US20230314331A1 (en) | Optical Sensor System for Quantitative Colorimetric Liquid Analysis | |
JP4706028B2 (en) | Blood glucose level measuring apparatus and method | |
CN111829971A (en) | Method for reducing measurement error of wide spectrum transmittance | |
Lou et al. | Sulfur dioxide measurements using an ultraviolet light-emitting diode in combination with gas correlation techniques | |
US9392943B2 (en) | System for glycated protein detection | |
WO2021038515A1 (en) | Spectrofluorometric apparatus and methods for the detection of bacteria | |
JP4767755B2 (en) | Method for detecting and quantifying oxygen molecules in a sample | |
KR20230008596A (en) | Blood analysis device using optical analysis | |
Itzkan et al. | Reagentless diagnostics; Near-IR Raman spectroscopy | |
WO2022190106A1 (en) | Method and apparatus for detection of radical species | |
Sutter et al. | Toward Single‐metal‐ion Sensing by Förster Resonance Energy Transfer | |
JP2005287494A (en) | Method for detecting dormant cryptobiotic microbe |