KR102595909B1 - Blood culture reagent consisting of a carbon dioxide colorimetric sensor and anaerobic microorganism growth medium - Google Patents

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KR102595909B1 KR1020230019019A KR20230019019A KR102595909B1 KR 102595909 B1 KR102595909 B1 KR 102595909B1 KR 1020230019019 A KR1020230019019 A KR 1020230019019A KR 20230019019 A KR20230019019 A KR 20230019019A KR 102595909 B1 KR102595909 B1 KR 102595909B1
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Abstract

본 발명은 패혈증 진단용 이산화탄소 비색 센서 기반의 혐기성 혈액배양 시약에 관한 것으로, 여러 항생제를 효과적으로 중화시킬 수 있는 양이온 교환 수지와 흡착 수지의 복합체를 이용하고, 이산화탄소 감지 비색 센서를 포함하는 혐기성 혈액배양 시약을 제공함으로써, 항생제가 선처리된 패혈증 환자들의 혈액 내에서 존재할 수 있는 여러 항생제를 중화시켜 패혈증의 원인이 되는 혐기성 미생물의 생장을 원활하게 하면서도 빠른 시간 내 명확한 패혈증 환자의 원인균 진단에 유용하게 사용할 수 있다.The present invention relates to an anaerobic blood culture reagent based on a carbon dioxide colorimetric sensor for diagnosing sepsis. The present invention relates to an anaerobic blood culture reagent that uses a complex of a cation exchange resin and an adsorption resin that can effectively neutralize various antibiotics, and includes a carbon dioxide detection colorimetric sensor. By providing this, it neutralizes various antibiotics that may exist in the blood of sepsis patients who have been pre-treated with antibiotics, thereby facilitating the growth of anaerobic microorganisms that cause sepsis, and can also be useful in diagnosing the causative bacteria of sepsis patients within a short period of time.

Description

이산화탄소 비색 센서와 혐기성 미생물 생장 배지를 포함하는 혈액 배양 시약{Blood culture reagent consisting of a carbon dioxide colorimetric sensor and anaerobic microorganism growth medium}Blood culture reagent consisting of a carbon dioxide colorimetric sensor and anaerobic microorganism growth medium}

본 발명은 이산화탄소 비색 센서와 혐기성 미생물 생장 배지를 포함하는 패혈증 진단 시 필요한 혈액 배양 시약에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패혈증 환자의 혈액배양 시 혈액 내 존재할 수 있는 여러 항생제를 중화시킴으로써 패혈증의 원인이 되는 혐기성 미생물의 생장을 원활하게 할 뿐 아니라, 해당 미생물이 분비하는 이산화탄소의 증가에 의해 변색되는 비색 센서를 이용하여 미생물의 유무를 진단할 수 있는 혐기성 혈액배양 시약에 관한 것이다.The present invention relates to a blood culture reagent necessary for the diagnosis of sepsis, including a carbon dioxide colorimetric sensor and an anaerobic microbial growth medium. More specifically, it neutralizes various antibiotics that may be present in the blood when culturing the blood of a sepsis patient, thereby neutralizing the antibiotics that cause sepsis. This relates to an anaerobic blood culture reagent that not only facilitates the growth of anaerobic microorganisms, but can also diagnose the presence or absence of microorganisms using a colorimetric sensor that changes color due to an increase in carbon dioxide secreted by the microorganisms.

인체에 침입한 미생물에 의한 혈액 내 감염으로 발생하는 패혈증은 전세계적으로 매년 600만명의 사망자가 발생하는 등 사망률이 40~70%에 이르는 질환이며 우리나라에서는 최근 10년간 패혈증 사망자 수가 지속적으로 증가하고 있는 실정이다(김성남 외, 2000, 주간 건강과 질병, 제13권 제37호: 2750-2760). 패혈증 치료 원칙 중 하나인 발병 초기에 강하고 광범위한 항생제를 사용하기 위한 정확한 패혈증의 원인균을 밝히기 위한 필수 요건 중 하나가 혈액배양이다(김운성, 이현정. 2013, J. Korean Med. Assoc. 56:819-826). Sepsis, which is caused by blood infection caused by microorganisms that invade the human body, is a disease with a mortality rate of 40 to 70%, with 6 million deaths occurring every year worldwide. In Korea, the number of sepsis deaths has been continuously increasing over the past 10 years. This is the reality (Kim Seong-nam et al., 2000, Weekly Health and Disease, Vol. 13, No. 37: 2750-2760). Blood culture is one of the essential requirements for identifying the exact causative bacteria of sepsis in order to use strong, broad-spectrum antibiotics in the early stage of the disease, which is one of the principles of sepsis treatment (Woon-seong Kim, Hyun-jung Lee. 2013, J. Korean Med. Assoc. 56:819-826 ).

혈액배양 검사는 혈류감염의 신속하고 정확한 진단을 위한 유일한 표준 검법이며, 패혈증이 의심되는 환자에서 원인균의 검출과 동정, 항생제 감수성 여부를 파악하는데 매우 중요하다(Aronson, M. D. and Bor, D. H. 1987. Blood cultures. Ann. Intern. Med. 106:246-253). 패혈증 원인균의 진단은 무엇보다 미생물의 생장 유무를 판단하는 것이 중요한데 이의 방법으로는 건조 중량 측정 방법, 부피 측정 방법, 탁도 측정법, 생리학적 지수 방법이 있다. 보편성과 쉬운 조작법으로 인해 건조 중량 측정 방법, 부피 측정 방법과 탁도 측정 방법이 미생물의 생장 확인을 위해 가장 널리 사용되고 있으나 많은 반복수에 따른 긴 작업시간을 필요로 하는 단점 때문에 미생물의 생장을 빠르면서 정확하게 진단할 수 있는 방법으로 생리학적 지수 방법이 최근에 많이 이용되고 있다(Shao, J. et al. 2018. Sens. Actuators B Chem. 273:656-663). Blood culture is the only standard method for rapid and accurate diagnosis of bloodstream infections, and is very important for detecting and identifying causative bacteria and determining antibiotic sensitivity in patients suspected of having sepsis (Aronson, M. D. and Bor, D. H. 1987. Blood cultures. Ann. Intern. Med. 106:246-253). In diagnosing sepsis-causing bacteria, it is more important to determine the presence or absence of microbial growth. Methods for this include dry weight measurement, volume measurement, turbidity measurement, and physiological index method. Due to their universality and easy operation, the dry weight measurement method, volume measurement method, and turbidity measurement method are most widely used to confirm the growth of microorganisms. However, due to the disadvantage of requiring a long working time due to a large number of repetitions, the growth of microorganisms can be performed quickly and accurately. The physiological index method has recently been widely used as a diagnostic method (Shao, J. et al. 2018. Sens. Actuators B Chem. 273:656-663).

생리학적 지수 방법은 미생물의 생장(률)이 일련의 생리학적 지수의 변화를 동반하는 성질을 이용하는 것으로 디옥시리보핵산(DNA), 리보핵산(RNA), 아데노신 삼인산(ATP), 천연 악토미오신(NAM), 이산화탄소(CO2) 생성, 산소(O2) 소비, 점도, 투명도 및 열 생산등이 이의 생물학적 지표로 사용되고 있다(Kocincova, A. S. et al. 2008. Biotechnol. Bioeng. 100:430-438, Lazcka, O. and Del Campo, F. X. 2007. Biosens. Bioelectrol. 22:1205-1217). 이들 중 특히, 이산화탄소는 미생물이 생장하면서 분비하는 주요 대사산물 중 하나이기 때문에 이산화탄소의 함량은 미생물의 생장 상태를 반영할 수 있는 지표가 된다. 이 특성을 1990년부터 혈액배양에 이용하였는데 이는 미생물 생장에 따른 이산화탄소 발생의 판독을 기반으로 하는 pH 변화의 비색 감지를 활용하는 것으로 혈액배양병 바닥에 이산화탄소 민감성 수용체를 설치하는 것이며, 이 이산화탄소 민감성 수용체는 크게 비색 또는 형광으로 설치되어 미생물의 생장을 지속적으로 모니터링할 수 있는 자동 혈액배양기의 발전을 가져왔다(Gimenez, M. et al. 2002. Clin. Microbiol. Infect. 8:222-228, Kato, H. et al. 2017. Int. J. Antimicrob. Agents. 50:S256-S257, Horvath L. L. et al. 2004. J. Clin. Microbiol. 42:115-118, Brecher, M. E. et al. 2002. Transfusion. 42:774-779, Thorpe, T. C. et al. 1990. J. Clin. Microbiol. 28:1608-1612).The physiological index method utilizes the property that the growth (rate) of microorganisms is accompanied by changes in a series of physiological indices, such as deoxyribonucleic acid (DNA), ribonucleic acid (RNA), adenosine triphosphate (ATP), and natural actomyosin (NAM). ), carbon dioxide (CO 2 ) production, oxygen (O 2 ) consumption, viscosity, transparency and heat production are used as biological indicators (Kocincova, AS et al. 2008. Biotechnol. Bioeng. 100:430-438, Lazcka , O. and Del Campo, F.X. 2007. Biosens. Bioelectrol. 22:1205-1217). In particular, carbon dioxide is one of the main metabolites secreted by microorganisms as they grow, so the carbon dioxide content is an indicator that can reflect the growth state of microorganisms. This characteristic has been used in blood culture since 1990, using colorimetric detection of pH changes based on the reading of carbon dioxide generation due to microbial growth, by installing a carbon dioxide-sensitive receptor at the bottom of the blood culture bottle. has largely led to the development of automatic blood culture systems that can be installed colorimetrically or fluorescently to continuously monitor the growth of microorganisms (Gimenez, M. et al. 2002. Clin. Microbiol. Infect. 8:222-228, Kato, H. et al. 2017. Int. J. Antimicrob. Agents. 50:S256-S257, Horvath LL et al. 2004. J. Clin. Microbiol. 42:115-118, Brecher, ME et al. 2002. Transfusion. 42:774-779, Thorpe, TC et al. 1990. J. Clin. Microbiol. 28:1608-1612).

그러나 패혈증 환자의 생존에 필수적 요인인 효과적인 항균 치료법에 있어서 혈류 감염균의 신속한 분리 및 판별을 위해 혈액배양병에 함유된 수지들(양이온 교환 수지와 흡착 수지)과 이산화탄소 감지 센서가 현재까지 명확하게 밝혀지지 않은 상태로 몇몇 특정 업체의 전유물로서 혈액배양병 세계 시장의 90%를 점유하고 있는 실정이다. 이에 그람 음성 세균에 임상적 효능의 최초 보고인 베타-락탐(β-lactam) 계열의 항생제인 암피실린(ampicillin)을 비롯한 다양한 항생제를 중화시킬 수 있는 양이온 교환 수지 및 흡착 수지를 토대로 혐기성 및 혐기성 미생물의 생장을 빠른 시간 내 명확하게 감지할 수 있는 이산화탄소 비색 센서를 함유한 새로운 혈액배양 시약을 제조하는 것이 필요한 실정이다.However, in effective antibacterial treatment, which is an essential factor in the survival of sepsis patients, the resins (cation exchange resin and adsorption resin) and carbon dioxide detection sensors contained in blood culture bottles for rapid isolation and identification of bloodstream infectious bacteria have not been clearly identified to date. Currently, it is the exclusive property of a few specific companies, occupying 90% of the global blood culture bottle market. Accordingly, based on a cation exchange resin and adsorption resin that can neutralize various antibiotics, including ampicillin, a beta-lactam antibiotic, which was the first report of clinical efficacy against Gram-negative bacteria, anaerobic and anaerobic microorganisms are being treated. There is a need to manufacture a new blood culture reagent containing a carbon dioxide colorimetric sensor that can clearly detect growth in a short period of time.

이와 관련하여, 대한민국등록특허 제10-2413155호(등록일자: 2022.06.21)는 패혈증 진단용 이산화탄소 비색 센서 기반의 미생물 생장배지에 관한 것으로, 여러 항생제를 효과적으로 중화시킬 수 있는 양이온 교환 수지와 흡착 수지의 복합체를 이용하고, 이산화탄소 감지 비색 센서를 포함하는 미생물 생장배지를 개시하고 있다. In this regard, Republic of Korea Patent No. 10-2413155 (registration date: 2022.06.21) relates to a microbial growth medium based on a carbon dioxide colorimetric sensor for sepsis diagnosis, which includes a cation exchange resin and an adsorption resin that can effectively neutralize various antibiotics. A microbial growth medium using a composite and including a colorimetric sensor for detecting carbon dioxide is disclosed.

또한, 대한민국등록특허 제10-2405920호(등록일자: 2022.05.31.)는 항생제 중화능이 있는 미생물 생장배지에 관한 것으로, 패혈증 환자의 혈액배양시 혈액 내 존재할 수 있는 여러 항생제를 중화시킴으로써 패혈증의 원인이 되는 미생물의 생장을 원활하게 할 수 있는 미생물 생장배지를 개시하고 있다. In addition, Republic of Korea Patent No. 10-2405920 (registration date: 2022.05.31.) relates to a microbial growth medium with antibiotic neutralizing ability, which neutralizes various antibiotics that may be present in the blood when culturing the blood of a sepsis patient, thereby preventing the cause of sepsis. A microbial growth medium that can facilitate the growth of these microorganisms is disclosed.

또한, 대한민국공개특허 제10-1999-7007313호(공개일자: 2000.11.25.)는 미생물을 검출하기 위한 센서 장치 및 방법에 관한 것으로, 용기; 테스트하고자 하는 샘플을 고정화시키기 위한 고정층; 고정층상에서 및/또는 고정층 내에서 고정화된 미생물의 존재로 인해 검출가능한 변화량을 검출할 수 있는 센서층을 포함하는 센서 장치를 개시하고 있다. Additionally, Korean Patent Publication No. 10-1999-7007313 (publication date: November 25, 2000) relates to a sensor device and method for detecting microorganisms, including containers; A fixing layer for immobilizing the sample to be tested; Disclosed is a sensor device comprising a sensor layer capable of detecting a detectable amount of change due to the presence of immobilized microorganisms on and/or within a fixed bed.

이처럼, 종래 항생제 중화능이 있는 미생물 생장배지에 관한 연구가 진행되어 오고 있으나, 본 발명의 패혈증 진단에 유용한 이산화탄소 비색 센서와 혐기성 미생물 생장 배지를 포함하는 혈액 배양 시약에 대한 연구는 아직 미비한 실정이다. As such, research has been conducted on microbial growth media with conventional antibiotic neutralizing ability, but research on blood culture reagents containing a carbon dioxide colorimetric sensor and anaerobic microbial growth media useful for sepsis diagnosis according to the present invention is still insufficient.

이에, 본 발명자들은 양이온 교환 수지와 흡착 수지가 혼합된 복합수지의 혼합 비율과 이산화탄소 비색 센서의 원재료, 혼합되는 지시약의 종류 및 비율을 선정하여 혈액배양 시약을 제조하고, 패혈증 환자에서 가장 많이 분리되고 있는 통성 혐기성 ATCC 균주 각각의 항생제 감수성 및 항생제 중화능을 측정하여, 본 발명의 혈액배양 시약을 사용하는 경우에 종래의 시약에 비해 혐기성 미생물 생장 속도는 유사하면서 우수한 항생제 감수성 및 항생제 중화능을 보유함을 확인함으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다. Accordingly, the present inventors manufactured blood culture reagents by selecting the mixing ratio of a composite resin mixed with a cation exchange resin and an adsorption resin, the raw materials of the carbon dioxide colorimetric sensor, and the type and ratio of the indicator mixed, and the most frequently isolated from sepsis patients. By measuring the antibiotic susceptibility and antibiotic neutralizing ability of each facultative anaerobic ATCC strain, when using the blood culture reagent of the present invention, the anaerobic microbial growth rate is similar to that of the conventional reagent, while maintaining excellent antibiotic susceptibility and antibiotic neutralizing ability. By confirming, the present invention was completed.

대한민국등록특허 제10-2413155호Republic of Korea Patent No. 10-2413155 대한민국등록특허 제10-2405920호Republic of Korea Patent No. 10-2405920 대한민국공개특허 제10-1999-7007313호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1999-7007313

본 발명은 항생제가 선처리된 패혈증 환자들의 혈액 내에 존재할 수 있는 여러 항생제를 효과적으로 중화시켜(양이온 교환 수지와 흡착 수지 이용) 해당 미생물의 생장을 원활하게 할 뿐 아니라, 미생물이 분비하는 이산화탄소 양의 증가에 따라 변색 되는 비색 센서의 원재료 및 지시약을 선별하고 해당 비색 센서의 기능을 검증하고, 이를 포함하는 혐기성 혈액배양 시약을 제공하고자 한다.The present invention effectively neutralizes various antibiotics that may be present in the blood of sepsis patients who have been pre-treated with antibiotics (using cation exchange resin and adsorption resin), thereby not only facilitating the growth of the corresponding microorganisms, but also increasing the amount of carbon dioxide secreted by microorganisms. We aim to select raw materials and indicators for colorimetric sensors that change color accordingly, verify the function of the colorimetric sensors, and provide anaerobic blood culture reagents containing them.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에서는, 양이온 교환 수지(sodium vinylbenzensulfonate divinyl benzene polymer, CAS No. 63182-08-1)와 흡착 수지(divinylbenzene-ethylvinylbenzene-styrene copolymer, CAS No. 9052-95-3)의 복합체를 포함한 배지를 포함하는, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약을 제공한다.In one embodiment of the present invention to achieve this problem, a cation exchange resin (sodium vinylbenzensulfonate divinyl benzene polymer, CAS No. 63182-08-1) and an adsorption resin (divinylbenzene-ethylvinylbenzene-styrene copolymer, CAS No. 9052- Provided is an anaerobic blood culture reagent endowed with antibiotic neutralizing ability, including a medium containing the complex of 95-3).

본 발명의 다른 일 실시예에서는, 상기 시약이 비색 센서를 더 포함하는 것인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약을 제공한다. In another embodiment of the present invention, an anaerobic blood culture reagent with antibiotic neutralizing ability is provided, wherein the reagent further includes a colorimetric sensor.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서는, 양이온 교환 수지(sodium vinylbenzensulfonate divinyl benzene polymer, CAS No. 63182-08-1)와 흡착 수지(divinylbenzene-ethylvinylbenzene-styrene copolymer, CAS No. 9052-95-3)의 복합체를 함유한 혐기성 배지 및 비색 센서를 포함하는, 항생제 중화능이 부여된 패혈증 진단용 시약을 제공한다. In another embodiment of the present invention, a cation exchange resin (sodium vinylbenzensulfonate divinyl benzene polymer, CAS No. 63182-08-1) and an adsorption resin (divinylbenzene-ethylvinylbenzene-styrene copolymer, CAS No. 9052-95-3) Provided is a reagent for sepsis diagnosis endowed with antibiotic neutralizing ability, including an anaerobic medium containing a complex and a colorimetric sensor.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서는, 상기 혐기성 혈액배양 시약을 포함하는 패혈증 진단키트를 제공한다. In another embodiment of the present invention, a sepsis diagnostic kit including the anaerobic blood culture reagent is provided.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서는, 1) 피진단자로부터 채취된 혈액을 상기 혐기성 혈액배양 시약에 혼합하여 혼합액을 얻는 단계; 2) 상기 단계 1)의 혼합액을 배양하는 단계; 및 3) 배양 후 색변화를 확인하는 단계를 포함하고, 비색 센서의 색이 청색 계열에서 노랑, 녹색 또는 황색 계열로 변하는 경우 패혈증인 것으로 판단하는 단계를 포함하는, 패혈증 진단을 위한 정보 제공 방법을 제공한다. In another embodiment of the present invention, 1) mixing blood collected from the patient with the anaerobic blood culture reagent to obtain a mixed solution; 2) cultivating the mixed solution of step 1); and 3) a method of providing information for diagnosing sepsis, including the step of checking the color change after culturing, and determining that it is sepsis when the color of the colorimetric sensor changes from blue to yellow, green, or yellow. to provide.

본 발명은 여러 항생제를 효과적으로 중화시킬 수 있는 양이온 교환 수지와 흡착 수지의 복합체를 함유한 혐기성 미생물 생장 배지를 이용하고, 이산화탄소 감지 비색 센서를 포함하는 혐기성 혈액배양 시약을 제공함으로써, 항생제가 선처리된 패혈증 환자들의 혈액 내에서 존재할 수 있는 여러 항생제를 중화시켜 패혈증의 원인이 되는 혐기성 미생물의 생장을 원활하게 하면서도 빠른 시간 내 명확하게 패혈증 환자의 원인균 유무를 진단할 수 있는 효과가 있다. The present invention uses an anaerobic microbial growth medium containing a complex of a cation exchange resin and an adsorption resin that can effectively neutralize various antibiotics, and provides an anaerobic blood culture reagent containing a colorimetric sensor for detecting carbon dioxide, thereby preventing antibiotic-pretreated sepsis. It has the effect of neutralizing various antibiotics that may be present in the blood of patients, facilitating the growth of anaerobic microorganisms that cause sepsis, and clearly diagnosing the presence or absence of causative bacteria in sepsis patients in a short period of time.

도 1은 5종의 혐기성 영양 배지에서 7종의 ATCC 균주 배양 결과를 CFU로 계산하여 Log 수치화한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 7종의 혐기성 ATCC 균주에 따른 5종의 항생제에 대한 최소 생장 농도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 복합 수지가 함유된 혐기성 혈액배양 시약에서 E. faecalis ATCC 29212 균주에 대한 단독 항생제별 중화능을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 복합 수지가 함유된 혐기성 혈액배양 시약에서 E. faecium ATCC 700221 균주에 대한 단독 항생제별 중화능을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 복합 수지가 함유된 혐기성 혈액배양 시약에서 E. coli ATCC 25922 균주에 대한 단독 항생제별 중화능을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 복합 수지가 함유된 혐기성 혈액배양 시약에서 K. pneumoniae ATCC 700603 균주에 대한 단독 항생제별 중화능을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7는 복합 수지가 함유된 혐기성 혈액배양 시약에서 S. aureus ATCC 25923 균주에 대한 단독 항생제별 중화능을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 복합 수지가 함유된 혐기성 혈액배양 시약에서 S. epidermidis ATCC 12228 균주에 대한 단독 항생제별 중화능을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 복합 수지가 함유된 혐기성 혈액배양 시약에서 S. anginosus ATCC 12395 균주에 대한 단독 항생제별 중화능을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 이산화탄소 비색 센서의 원재료(상온 경화형 2종류)에 크실레놀 블루(xylenol blue), 브로모티몰 블루(bromothymol blue), 페놀프탈레인(phenolphthalein), 티몰 블루(thymol blue)를 각각 일정 비율로 혼합하여 제작한 지시약을 첨가하여 센서를 제작한 후, S. aureus ATCC 25923 균주를 접종하여 배양한 후 비색 변화 및 반사율 수치를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 상온 경화형 DY-H11 실리콘에 크실레놀 블루(xylenol blue), 브로모티몰 블루(bromothymol blue), 페놀프탈레인(phenolphthalein), 티몰 블루(thymol blue)를 각각 일정 비율로 혼합하여 제작한 지시약 HXB 1~20를 0.05% 각각 첨가하여 센서를 제작한 후, S. aureus ATCC 25923 균주를 접종하여 배양한 후 비색 변화 및 반사율 수치를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 상온 경화형 DY-H11 실리콘에 지시약 HXB 20을 0.05% 첨가하여 센서를 제작하고 여기에 복합 수지 및 이산화탄소 10%, 질소 70%를 각각 첨가하여 제작한 혐기성 혈액배양 시약과 기성품인 BIOMEIEUX사의 FN PLUS 제품에 S. aureus ATCC 25923 균주와 sheep blood 및 각각의 항생제들을 동일하게 처리하여 배양한 후 비색 변화 및 반사율 수치를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
Figure 1 is a graph showing the results of culturing 7 types of ATCC strains in 5 types of anaerobic nutrient media calculated in CFU and converted to Log quantification.
Figure 2 is a graph showing the minimum growth concentration for 5 types of antibiotics according to 7 types of anaerobic ATCC strains.
Figure 3 is a graph showing the results of measuring the neutralizing ability of each individual antibiotic against E. faecalis ATCC 29212 strain in anaerobic blood culture reagent containing composite resin.
Figure 4 is a graph showing the results of measuring the neutralizing ability of each antibiotic against E. faecium ATCC 700221 strain in anaerobic blood culture reagent containing composite resin.
Figure 5 is a graph showing the results of measuring the neutralizing ability of each individual antibiotic against E. coli ATCC 25922 strain in anaerobic blood culture reagent containing composite resin.
Figure 6 is a graph showing the results of measuring the neutralizing ability of each individual antibiotic against K. pneumoniae ATCC 700603 strain in anaerobic blood culture reagent containing composite resin.
Figure 7 is a graph showing the results of measuring the neutralizing ability of each individual antibiotic against S. aureus ATCC 25923 strain in anaerobic blood culture reagent containing composite resin.
Figure 8 is a graph showing the results of measuring the neutralizing ability of each individual antibiotic against S. epidermidis ATCC 12228 strain in anaerobic blood culture reagent containing composite resin.
Figure 9 is a graph showing the results of measuring the neutralizing ability of each individual antibiotic against S. anginosus ATCC 12395 strain in anaerobic blood culture reagent containing composite resin.
Figure 10 shows the raw materials of the carbon dioxide colorimetric sensor (two types of room temperature curing type) mixed with xylenol blue, bromothymol blue, phenolphthalein, and thymol blue at a certain ratio. This is a graph showing the results of measuring the colorimetric change and reflectance value after manufacturing the sensor by adding the indicator prepared by inoculating and culturing the S. aureus ATCC 25923 strain.
Figure 11 shows indicator HXB produced by mixing xylenol blue, bromothymol blue, phenolphthalein, and thymol blue in room temperature curing DY-H11 silicone at a certain ratio. This is a graph showing the results of measuring colorimetric change and reflectance values after fabricating a sensor by adding 0.05% of 1 to 20, inoculating and culturing the S. aureus ATCC 25923 strain.
Figure 12 shows the anaerobic blood culture reagent produced by adding 0.05% of the indicator HXB 20 to room temperature curing type DY-H11 silicone to produce a sensor and adding composite resin, 10% of carbon dioxide, and 70% of nitrogen, respectively, and the off-the-shelf FN from BIOMEIEUX. This is a graph showing the results of measuring the colorimetric change and reflectance values after culturing the PLUS product with the same treatment of S. aureus ATCC 25923 strain, sheep blood, and each antibiotic.

패혈증은 인체에 침입한 미생물에 의한 혈액 내 감염으로 발생하는 것으로, 지속적으로 사망률이 증가하고 있어 이를 치료하기 위한 관심이 높다. 패혈증 원인균의 진단은 무엇보다 미생물의 생장 유무를 판단하는 것이 중요한데 이의 방법으로는 건조 중량 측정 방법, 부피 측정 방법, 탁도 측정법, 생리학적 지수 방법이 있다. 건조 중량 측정 방법, 부피 측정 방법, 탁도 측정법이 널리 사용되어왔으나, 많은 반복수에 따른 긴 작업시간을 필요로 하는 단점 때문에 미생물의 생장을 빠르면서 정확하게 진단할 수 있는 방법으로 생리학적 지수 방법이 최근에 많이 이용되고 있다. 생리학적 지수 방법 중에서도, 이산화탄소는 미생물의 생장하면서 분비하는 주요 대사산물 중 하나이기 때문에 이산화탄소의 함량은 미생물의 생장 상태를 반영할 수 있는 지표가 된다. Sepsis is caused by an infection in the blood caused by microorganisms that invade the human body. As the mortality rate continues to increase, interest in treating it is high. In diagnosing sepsis-causing bacteria, it is more important to determine the presence or absence of microbial growth. Methods for this include dry weight measurement, volume measurement, turbidity measurement, and physiological index method. Dry weight measurement, volume measurement, and turbidity measurement methods have been widely used, but due to the disadvantage of requiring a long working time due to a large number of repetitions, the physiological index method has recently been used as a method for quickly and accurately diagnosing microbial growth. It is widely used. Among the physiological index methods, carbon dioxide is one of the main metabolites secreted by microorganisms as they grow, so the carbon dioxide content becomes an indicator that can reflect the growth state of microorganisms.

따라서 본 발명에서는 항생제가 선처리된 패혈증 환자들의 혈액 내에 존재할 수 있는 여러 항생제를 효과적으로 중화시켜(양이온 교환 수지와 흡착 수지 이용) 해당 미생물의 생장을 원활하게 할 뿐 아니라, 미생물이 분비하는 이산화탄소 양의 증가에 따라 변색 되는 비색 센서의 기능을 검증하고, 이를 포함하는 혐기성 혈액배양 시약을 제공하고자 한다.Therefore, the present invention not only facilitates the growth of the microorganisms by effectively neutralizing various antibiotics that may be present in the blood of sepsis patients who have been pre-treated with antibiotics (using cation exchange resin and adsorption resin), but also increases the amount of carbon dioxide secreted by the microorganisms. The purpose of this study is to verify the function of a colorimetric sensor that changes color and provide an anaerobic blood culture reagent containing it.

본 발명에서는 이산화탄소 비색 센서의 원재료로 사용하기 위해서 이산화탄소 가스가 잘 투과되는 특성을 가진 화합물 중에서 실리콘을 선택하였으며, 실리콘 중에서도 이산화탄소의 증가에 따른 pH 변화를 용이하게 판별해내는 형태가 무엇인지를 확인하기 위한 실험을 진행하였다. 본 발명에서는 상온 경화형 실리콘을 사용하는 경우에 pH 지시약의 명확한 색깔 변화가 나타나는 것을 확인함으로써 이를 이산화탄소 비색 센서의 원재료로 선정하였다. In the present invention, silicon was selected among compounds that have the property of being well permeable to carbon dioxide gas in order to use it as a raw material for a carbon dioxide colorimetric sensor, and it was determined which form of silicon can easily determine the pH change due to an increase in carbon dioxide. An experiment was conducted for this purpose. In the present invention, it was confirmed that a clear color change of the pH indicator occurred when room temperature curing silicone was used, and thus it was selected as a raw material for a carbon dioxide colorimetric sensor.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 기술적 및 과학적 용어들은 그 기술분야에서 통상의 지식을 가진 전문가에게 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 본 명세서에서 명시된 실험 과정은 특별히 설명되지 않는 이상 그 기술분야에서 통상적으로 수행되는 실험 과정과 동일하다. Unless otherwise defined, technical and scientific terms used in this specification have the same meaning as commonly understood by an expert in the art. In addition, the experimental procedures specified in this specification are the same as those commonly performed in the technical field, unless specifically described.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 양이온 교환 수지(sodium vinylbenzensulfonate divinyl benzene polymer, CAS No. 63182-08-1)와 흡착 수지(divinylbenzene-ethylvinylbenzene-styrene copolymer, CAS No. 9052-95-3)의 복합체를 포함한 배지를 포함하는, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약을 제공한다. The present invention includes a medium containing a complex of a cation exchange resin (sodium vinylbenzensulfonate divinyl benzene polymer, CAS No. 63182-08-1) and an adsorption resin (divinylbenzene-ethylvinylbenzene-styrene copolymer, CAS No. 9052-95-3). , provides anaerobic blood culture reagents with antibiotic neutralizing ability.

상기 시약은 항생제가 포함된 배지에 양이온 교환수지와 흡착 수지를 함께 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 이때, 양이온 교환 수지 및 흡착 수지는 배지를 기준으로 각각 2.5∼3.5%(w/v)와 13∼15%(w/v)가 혼합된 것일 수 있다. 구체적으로, 양이온 교환 수지와 흡착 수지의 혼합에 있어서, 양이온 교환 수지는 배지를 기준으로 1~5%(w/v),바람직하게는 1.5~4.5%(w/v), 2.0~4.0%(w/v), 보다 바람직하게는 2.5~3.5%(w/v), 2.6~3.4%(w/v), 2.7~3.4%(w/v), 2.8~3.3%(w/v), 2.9~3.2%(w/v), 3.0~3.1%(w/v)일 수 있으며, 흡착 수지는 배지를 기준으로 5~25%(w/v), 바람직하게는 10~20%(w/v), 11~19%(w/v), 12~18%(w/v), 보다 바람직하게는 13~17%(w/v), 14~16%(w/v), 14.1~15.9%(w/v), 14.2~15.8%(w/v), 14.3~15.7%(w/v), 14.4~15.6%(w/v), 14.5~15.5%(w/v), 14.6~15.4%(w/v), 14.7~15.3%(w/v), 14.8~15.2%(w/v), 14.9~15.1%(w/v)일 수 있다. 이와 같은 비율로 처리한 복합 수지를 통해 항생제 중화능이 뛰어나게 발휘될 수 있다.The reagent is preferably used by mixing a cation exchange resin and an adsorption resin in a medium containing antibiotics. At this time, the cation exchange resin and the adsorption resin may be mixed at 2.5 to 3.5% (w/v) and 13 to 15% (w/v), respectively, based on the medium. Specifically, in mixing the cation exchange resin and the adsorption resin, the cation exchange resin is 1 to 5% (w/v), preferably 1.5 to 4.5% (w/v), 2.0 to 4.0% (w/v), based on the medium. w/v), more preferably 2.5-3.5% (w/v), 2.6-3.4% (w/v), 2.7-3.4% (w/v), 2.8-3.3% (w/v), 2.9 It may be ~3.2% (w/v), 3.0-3.1% (w/v), and the adsorption resin is 5-25% (w/v), preferably 10-20% (w/v) based on the medium. ), 11 to 19% (w/v), 12 to 18% (w/v), more preferably 13 to 17% (w/v), 14 to 16% (w/v), 14.1 to 15.9%. (w/v), 14.2~15.8%(w/v), 14.3~15.7%(w/v), 14.4~15.6%(w/v), 14.5~15.5%(w/v), 14.6~15.4% (w/v), 14.7-15.3% (w/v), 14.8-15.2% (w/v), 14.9-15.1% (w/v). The composite resin treated at this ratio can demonstrate excellent antibiotic neutralization ability.

또한, 상기 시약은 비색 센서를 더 포함하는 것일 수 있으며, 상기 비색 센서는 이산화탄소 감지 비색 센서일 수 있다. Additionally, the reagent may further include a colorimetric sensor, and the colorimetric sensor may be a carbon dioxide detection colorimetric sensor.

본 발명의 비색 센서는 실리콘과 색 지시약을 포함하는 것으로, 상기 실리콘은 바람직하게는 상온에서 경화되는 실리콘일 수 있으며, 축합형 또는 부가형 실리콘, 바람직하게는 부가형 실리콘일 수 있다. The colorimetric sensor of the present invention includes silicone and a color indicator. The silicone may preferably be silicone that hardens at room temperature, and may be condensation type or addition type silicone, preferably addition type silicone.

한편, 부가형 실리콘은 실리콘의 종류 중 하나로 내구성이 좋으며, 수축률이 0.2% 이하로 치수 안정성이 뛰어나고 실리콘 내부의 경화지연이 발생하지 않고, 경화 시 축합형 실리콘처럼 알코올이나 초산류의 부산물이 발생하지 않아 경화 시 냄새가 나지 않고 경화 시 질량의 손실이 없기 때문에 수축이 거의 발생하지 않는 장점이 있다. 일반적으로 상온에서 경화되는 실리콘은 축합형인 것이 대부분이나, 본 발명에서는 부가형을 사용하였다는 점에서 여타 기술과는 다른 차별적인 특징이 있다.On the other hand, addition-type silicone is one of the types of silicone and has good durability. It has excellent dimensional stability with a shrinkage rate of less than 0.2%, does not cause curing delay inside the silicone, and does not generate by-products such as alcohol or acetic acid during curing like condensation-type silicone. There is no odor when cured and there is no loss of mass during curing, so it has the advantage of almost no shrinkage. In general, most silicones that cure at room temperature are of the condensation type, but the present invention has a distinctive feature that is different from other technologies in that the addition type is used.

한편, 본 발명에 있어서, 부가형 실리콘은 바람직하게는 10~20kgf/㎠의 인장 강도, 150~300%의 신장률을 가지는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 14~18kgf/㎠, 15~17kgf/㎠, 15.5~16.5kgf/㎠의 인장 강도, 180~220%, 185~215%, 190~210%, 195~205%, 197~203%의 신장률을 가지는 것일 수 있다. 이와 같은 조건을 가지는 실리콘을 통해 이산화탄소 가스를 잘 투과시켜 pH 지시약의 명확한 색깔 변화가 나타나는 비색 센서를 제조할 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the addition-type silicon may preferably have a tensile strength of 10 to 20 kgf/cm2 and an elongation of 150 to 300%, more preferably 14 to 18 kgf/cm2, 15 to 17 kgf/cm2, It may have a tensile strength of 15.5 to 16.5 kgf/cm2 and an elongation of 180 to 220%, 185 to 215%, 190 to 210%, 195 to 205%, and 197 to 203%. It is possible to manufacture a colorimetric sensor that shows a clear color change of the pH indicator by allowing carbon dioxide gas to pass through silicon under these conditions.

본 발명의 상기 실리콘은 비닐 터미네이티드 폴리다이메틸실록산(Vinyl terminated polydimethylsiloxane) 70~80 중량%, 실리카겔(Silica gel) 15~25 중량%, 1,3-다이에테닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 플래티넘 착물(Platinum, 1,3-diethenyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex) 0.1 이하 중량%를 함유하는 실리콘(A제)과, 비닐 터미네이티드 폴리다이메틸실록산(Vinyl terminated polydimethylsiloxane) 70~80 중량%, 실록산, 실리콘, 다이메틸 및 메틸 하이드로겐(Siloxanes, silicones, dimethyl, methyl hydrogen) 15~25 중량%, 테트라비닐테트라메틸사이클로테라실록산(Tetravinyltetramethylcycloterasiloxane) 1~10 중량%를 함유하는 실리콘(B제)을 혼합한 것일 수 있다. The silicone of the present invention includes 70 to 80% by weight of vinyl terminated polydimethylsiloxane, 15 to 25% by weight of silica gel, 1,3-diethenyl-1,1,3, Silicone (Agent A) containing 0.1% by weight or less of 3-tetramethyldisiloxane platinum complex (Platinum, 1,3-diethenyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex) and vinyl terminated polydimethylsiloxane (Vinyl terminated polydimethylsiloxane) 70~80% by weight, Siloxanes, silicones, dimethyl, methyl hydrogen 15~25% by weight, Tetravinyltetramethylcycloterasiloxane 1~10 It may be a mixture of silicone (agent B) containing % by weight.

또한, 상기 실리콘(A제)는 점도가 1∼11(Pa·s)이고, 상기 실리콘(B제)는 점도가 0.1∼10(Pa·s)일 수 있으며, 구체적으로, 상기 실리콘(A제)는 점도가 1~20(Pa·s), 바람직하게는 1~19(Pa·s), 1~18(Pa·s), 1~17(Pa·s), 1~16(Pa·s), 1~15(Pa·s), 1~14(Pa·s), 1~13(Pa·s), 1~12(Pa·s), 1~11(Pa·s), 보다 바람직하게는 2~11(Pa·s), 3~11(Pa·s), 4~11(Pa·s), 5~11(Pa·s), 6~11(Pa·s), 7~11(Pa·s), 8~11(Pa·s), 9~11(Pa·s), 가장 바람직하게는 10(Pa·s)일 수 있으며, 상기 실리콘(B제)는 점도가 0.1~10(Pa·s), 바람직하게는 0.1~9(Pa·s), 0.1~8(Pa·s), 0.1~7(Pa·s), 0.1~6(Pa·s), 0.1~5(Pa·s), 0.1~4(Pa·s), 0.1~3(Pa·s), 0.1~2(Pa·s), 0.1~1(Pa·s), 보다 바람직하게는 0.1~0.9(Pa·s), 0.2~0.9(Pa·s), 0.3~0.9(Pa·s), 0.4~0.9(Pa·s), 0.5~0.9(Pa·s), 0.6~0.9(Pa·s), 0.6~0.8(Pa·s), 가장 바람직하게는 0.7(Pa·s)일 수 있다. In addition, the silicone (agent A) may have a viscosity of 1 to 11 (Pa·s), and the silicone (agent B) may have a viscosity of 0.1 to 10 (Pa·s). Specifically, the silicone (agent A) may have a viscosity of 0.1 to 10 (Pa·s). ) has a viscosity of 1 to 20 (Pa·s), preferably 1 to 19 (Pa·s), 1 to 18 (Pa·s), 1 to 17 (Pa·s), 1 to 16 (Pa·s) ), 1 to 15 (Pa·s), 1 to 14 (Pa·s), 1 to 13 (Pa·s), 1 to 12 (Pa·s), 1 to 11 (Pa·s), more preferably is 2~11(Pa·s), 3~11(Pa·s), 4~11(Pa·s), 5~11(Pa·s), 6~11(Pa·s), 7~11( Pa·s), 8 to 11 (Pa·s), 9 to 11 (Pa·s), most preferably 10 (Pa·s), and the silicone (B agent) has a viscosity of 0.1 to 10 (Pa·s). Pa·s), preferably 0.1 to 9 (Pa·s), 0.1 to 8 (Pa·s), 0.1 to 7 (Pa·s), 0.1 to 6 (Pa·s), 0.1 to 5 (Pa·s) s), 0.1 to 4 (Pa·s), 0.1 to 3 (Pa·s), 0.1 to 2 (Pa·s), 0.1 to 1 (Pa·s), more preferably 0.1 to 0.9 (Pa·s) ), 0.2~0.9(Pa·s), 0.3~0.9(Pa·s), 0.4~0.9(Pa·s), 0.5~0.9(Pa·s), 0.6~0.9(Pa·s), 0.6~0.8 (Pa·s), most preferably 0.7 (Pa·s).

또한, 상기 혼합은 실리콘(A제)와 실리콘(B제)를 10:0.5∼1.5의 무게 비율로 혼합한 것일 수 있으며, 바람직하게는 10:0.6~1.4, 10:0.7~1.3, 10:0.8~1.2, 10:0.9~1.1, 보다 바람직하게는 10:1의 무게 비율로 혼합한 것일 수 있다. Additionally, the mixture may be a mixture of silicone (agent A) and silicone (agent B) at a weight ratio of 10:0.5 to 1.5, preferably 10:0.6 to 1.4, 10:0.7 to 1.3, or 10:0.8. It may be mixed at a weight ratio of ~1.2, 10:0.9~1.1, more preferably 10:1.

한편, 본 발명의 시약에 있어서, 상기 색 지시약은, 브로모티몰 블루(bromothymol blue), 페놀프탈레인(phenolphthalein), 티몰 블루(thymol blue), 크실레놀 블루(xylenol blue) 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 상기 지시약을 녹인 용액 내 브로모티몰 블루(bromothymol blue), 페놀프탈레인(phenolphthalein), 티몰 블루(thymol blue), 크실레놀 블루(xylenol blue)를 혼합하여 사용할 수 있다. Meanwhile, in the reagent of the present invention, the color indicator is any one or more selected from bromothymol blue, phenolphthalein, thymol blue, and xylenol blue. It may contain, preferably, a mixture of bromothymol blue, phenolphthalein, thymol blue, and xylenol blue in a solution in which the indicator is dissolved. .

한편, 상기 색 지시약은, 지시약을 녹일 수 있는 용액에 처리하는 것이 좋은데, 바람직하게는 70 부피% 글리세롤(glycerol)과 60 부피% 에탄올을 함유한 0.2N NaOH 용액을 사용하는 것이 좋다. 이때, 상기 혼합지시약의 농도는 0.1∼5.3 부피%일 수 있으며, 바람직하게는 0.15~5.3 부피%, 0.2~5.3 부피%, 0.25~5.3 부피%, 0.3~5.3 부피%, 보다 바람직하게는 1~5.3 부피%, 2~5.3 부피%, 3~5.3 부피%, 4~5.3 부피%, 가장 바람직하게는 4.2~5.3 부피%가 되도록 하는 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이를 통해 육안 및 반사율 수치면에서 명확하게 비색 센서의 변화를 관찰하여 미생물의 생장 유무를 확인할 수 있다. Meanwhile, the color indicator is preferably treated with a solution that can dissolve the indicator, preferably using a 0.2N NaOH solution containing 70 vol% glycerol and 60 vol% ethanol. At this time, the concentration of the mixing indicator may be 0.1 to 5.3 volume%, preferably 0.15 to 5.3 volume%, 0.2 to 5.3 volume%, 0.25 to 5.3 volume%, 0.3 to 5.3 volume%, more preferably 1 to 5.3 volume%. 5.3 vol%, 2-5.3 vol%, 3-5.3 vol%, 4-5.3 vol%, most preferably 4.2-5.3 vol%, but is not limited thereto. Through this, the presence or absence of microbial growth can be confirmed by clearly observing changes in the colorimetric sensor with the naked eye and in terms of reflectance values.

또한, 상기 4종의 지시약을 혼합해서 사용할 시 색 지시약은 0.01~0.5 부피%을 처리하는 것이 바람직하며, 0.05 부피%를 처리하는 것이 가장 바람직하다. 이러한 색 지시약의 혼합 비율 및 처리를 통해 육안 및 반사율 수치면에서 명확하게 비색 센서의 변화를 관찰하여 미생물의 생장 유무를 확인할 수 있다.In addition, when using a mixture of the above four types of indicators, it is preferable to use 0.01 to 0.5 volume% of the color indicator, and most preferably 0.05 volume%. Through the mixing ratio and processing of these color indicators, the presence or absence of microbial growth can be confirmed by clearly observing changes in the colorimetric sensor both with the naked eye and in terms of reflectance values.

한편, 본 발명의 시약에 있어서, 혐기성 배지는, 패혈증 원인균의 생장이 가능한 배지의 어느 것에든 적용될 수 있으며 팬크리틱 다이제스트 오브 카제인(pancreatic digest of casein), 파파익 다이제스트 오브 소이빈(papaic digest of soybean), 이스트 이스트랙트(yest extract), 덱스트로오스(dextrose), 소듐 클로라이드(sodium chloride), 다이베이직 포타슘 포스페이트(dibasic potassium phosphate), 비타민 B1(thiamine), 비타민 B3(nicotinic acid), 비타민 B6(pyridoxine), 비타민 K1, 비타민 K3(menadione), 헤민(hemin), 엘-시스테인(L-cysteine), 소듐 설피트(sodium sulfite), 소듐 티오글리코레이트(sodium thioglycolate)중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 영양 배지를 사용할 수 있다. 바람직하게는 팬크리틱 다이제스트 오브 카제인(pancreatic digest of casein), 파파익 다이제스트 오브 소이빈(papaic digest of soybean), 이스트 이스트랙트(yest extract), 덱스트로오스(dextrose), 소듐 클로라이드(sodium chloride), 다이베이직 포타슘 포스페이트(dibasic potassium phosphate), 비타민 B1(thiamine), 비타민 B3(nicotinic acid), 비타민 B6(pyridoxine), 비타민 K1, 비타민 K3(menadione), 헤민(hemin), 엘-시스테인(L-cysteine), 소듐 설피트(sodium sulfite), 소듐 티오글리코레이트(sodium thioglycolate)를 포함하는 HN4 배지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 구성으로 제작된 배지를 사용함에 따라 혐기성 미생물 생장이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.Meanwhile, in the reagent of the present invention, the anaerobic medium can be applied to any medium capable of growing sepsis-causing bacteria, such as pancreatic digest of casein and papaic digest of soybean. ), yeast extract, dextrose, sodium chloride, dibasic potassium phosphate, vitamin B 1 (thiamine), vitamin B 3 (nicotinic acid), vitamin Selected from B 6 (pyridoxine), vitamin K 1 , vitamin K 3 (menadione), hemin, L-cysteine, sodium sulfite, and sodium thioglycolate A nutrient medium containing more than one of any one may be used. Preferably pancreatic digest of casein, papaic digest of soybean, yeast extract, dextrose, sodium chloride, Dibasic potassium phosphate, vitamin B 1 (thiamine), vitamin B 3 (nicotinic acid), vitamin B 6 ( pyridoxine), vitamin K 1 , vitamin K 3 (menadione), hemin, L- It may be HN4 medium containing cysteine (L-cysteine), sodium sulfite, and sodium thioglycolate, but is not limited thereto. By using a medium manufactured with this configuration, anaerobic microorganisms can grow smoothly.

한편, 본 발명의 시약에 있어서, 상기 배지는 여러 항생제를 중화시킬 수 있으며, 상기 항생제는, 일예로 베타-락탐(β-lactam) 계열, 글라이코펩타이드(glycopeptide) 계열, 아미노글라이코사이드(aminoglycoside) 계열, 테트라사이클린(tetracycline) 계열, 세팔로스포린(cephalosporin) 계열 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있으며, 암피실린(ampicillin), 반코마이신(vancomycin), 젠타마이신(gentamicin), 테트라사이클린(tetracycline), 세포탁심(cefotaxime) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, in the reagent of the present invention, the medium is capable of neutralizing various antibiotics, and the antibiotics include, for example, beta-lactam series, glycopeptide series, and aminoglycoside. ) series, tetracycline series, cephalosporin series, it may be one or more selected from the group, ampicillin, vancomycin, gentamicin, tetracycline, cell It may be one or more selected from cefotaxime, but is not limited thereto.

한편, 본 발명의 시약에 있어서, 상기 미생물은 패혈증 원인균일 수 있으며, 패혈증을 일으키는 원인균이면 어느 것에든 적용되나, 바람직하게는 혐기성 미생물일 수 있으며, 일예로 엔테로코쿠스 피칼리스(Enterococcus faecalis), 엔테로코쿠스 피시윰(Enterococcus faecium), 대장균(Escherichia coli), 클렙시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumoniae), 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 스타필로코쿠스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis), 스트렙토코쿠스 안지노서스(Streptococcus anginosus)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, in the reagent of the present invention, the microorganism may be a sepsis-causing microorganism, and may be applied to any causative bacteria that causes sepsis, but is preferably an anaerobic microorganism, for example, Enterococcus faecalis , Enterococcus faecium, Escherichia coli , Klebsiella pneumoniae , Staphylococcus aureus , Staphylococcus epidermidis , Streptococcus anginosus, but is not limited thereto.

한편, 본 발명의 시약에 있어서, 미생물의 생장을 위해 추가로 영양 성분 등의 추가적인 성분이 포함될 수 있으며 당업계에서 공지된 배지 제조기술에 따른 것이라면 어느 것에든 제한되지 않는다.Meanwhile, in the reagent of the present invention, additional ingredients such as nutrients may be included for the growth of microorganisms, and are not limited to any medium as long as it is in accordance with media preparation techniques known in the art.

또한, 본 발명은 양이온 교환 수지(sodium vinylbenzensulfonate divinyl benzene polymer, CAS No. 63182-08-1)와 흡착 수지(divinylbenzene-ethylvinylbenzene-styrene copolymer, CAS No. 9052-95-3)의 복합체를 함유한 혐기성 배지 및 비색 센서를 포함하는, 항생제 중화능이 부여된 패혈증 진단용 시약 조성물을 제공한다. In addition, the present invention is an anaerobic polymer containing a complex of a cation exchange resin (sodium vinylbenzensulfonate divinyl benzene polymer, CAS No. 63182-08-1) and an adsorption resin (divinylbenzene-ethylvinylbenzene-styrene copolymer, CAS No. 9052-95-3). Provided is a reagent composition for diagnosing sepsis endowed with antibiotic neutralizing ability, including a medium and a colorimetric sensor.

또한, 본 발명은 1) 피진단자로부터 채취된 혈액을 상기 혐기성 혈액배양 시약에 혼합하여 혼합액을 얻는 단계; 2) 상기 단계 1)의 혼합액을 배양하는 단계; 및 3) 배양 후 색변화를 확인하는 단계를 포함하고, 비색 센서의 색이 청색 계열에서 노랑, 녹색 또는 황색 계열로 변하는 경우 패혈증인 것으로 판단하는 단계를 포함하는, 패혈증 진단을 위한 정보 제공 방법을 제공한다. In addition, the present invention includes the steps of 1) mixing blood collected from a patient to be diagnosed with the anaerobic blood culture reagent to obtain a mixed solution; 2) cultivating the mixed solution of step 1); and 3) a method of providing information for diagnosing sepsis, including the step of checking the color change after culturing, and determining that it is sepsis when the color of the colorimetric sensor changes from blue to yellow, green, or yellow. to provide.

상기 단계 2)의 배양은 3~10일 동안 배양하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 4~9일, 4~8일, 4~7일, 4~6일 동안 배양하는 것일 수 있다. The culture in step 2) may be cultured for 3 to 10 days, preferably for 4 to 9 days, 4 to 8 days, 4 to 7 days, or 4 to 6 days.

상기 단계 3)의 색변화는 육안으로 확인하거나 또는 반사율 수치를 측정하여 확인하는 것일 수 있으며, 상기 반사율 수치는 610nm 파장의 포토다이오드(photodiode)에서 측정하는 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The color change in step 3) may be confirmed with the naked eye or by measuring a reflectance value, which may be measured with a photodiode with a wavelength of 610 nm, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 상기 혐기성 혈액배양 시약을 포함하는 패혈증 진단키트를 제공한다. Additionally, the present invention provides a sepsis diagnostic kit including the anaerobic blood culture reagent.

한편, 본 발명에서 하기 실험에 의하면, 본 발명의 시약은 기본 혐기성 배지(HN4)에 양이온 교환 수지 및 흡착 수지를 혼합하여 제조함으로써 항생제를 처리하더라도 미생물의 생장을 촉진할 수 있으며, 이산화탄소 감지 비색 센서를 포함하여 육안으로 명확하게 이산화탄소 비색 센서가 변화하여 혐기성 미생물의 생장 유무를 확인할 수 있으며, 반사율 수치 변화가 높은 변별력을 나타내는 것을 확인하였으며, 특히 이는 기존에 사용되고 있던 제품의 대체제로 사용하기에도 뛰어난 결과를 나타냄을 확인하였다.Meanwhile, according to the following experiments in the present invention, the reagent of the present invention can promote the growth of microorganisms even when treated with antibiotics by mixing a cation exchange resin and an adsorption resin in a basic anaerobic medium (HN4), and can promote the growth of microorganisms using a carbon dioxide detection colorimetric sensor. It was confirmed that the carbon dioxide colorimetric sensor changes clearly with the naked eye to confirm the presence or absence of anaerobic microorganisms, and that the change in reflectance value shows high discrimination power. In particular, this is an excellent result that can be used as a replacement for existing products. It was confirmed that it represents.

이를 통해 본 발명의 시약은 기본 혐기성 배지(HN4)를 양이온 교환 수지 및 흡착 수지와 혼합하여 제조하되, 이산화탄소 감지 비색 센서를 포함하여 패혈증 환자들의 혈액 배양내 여러 항생제를 중화시켜 미생물의 생장을 유도할 수 있고, 패혈증 원인균의 유무를 명확하게 판별할 수 있어 다양한 의약산업 또는 치료법에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.Through this, the reagent of the present invention is manufactured by mixing a basic anaerobic medium (HN4) with a cation exchange resin and an adsorption resin, and includes a colorimetric sensor for detecting carbon dioxide to induce the growth of microorganisms by neutralizing several antibiotics in the blood culture of sepsis patients. Since it can clearly determine the presence or absence of sepsis-causing bacteria, it is expected to be applicable to various pharmaceutical industries or treatments.

이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예 및 실시예를 통해 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.Hereinafter, the contents of the present invention will be described in more detail through the following examples and examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples, but also includes modifications of the technical idea equivalent thereto.

<실시예 1> 기본 배지의 선정 및 시험 균주들의 항생제 감수성 판별<Example 1> Selection of basic medium and determination of antibiotic susceptibility of test strains

본 실시예에서는 패혈증 환자들에게서 많이 분리되고 있는 7종의 세균들에 대한 기본 배지를 선정하고, 이들의 항생제 감수성을 판별하였다.In this example, basic media were selected for seven types of bacteria frequently isolated from sepsis patients, and their antibiotic susceptibilities were determined.

1-1. 혐기성 기본 배지의 선정1-1. Selection of anaerobic basic medium

본 실험에 사용된 균주들은 패혈증 환자들에게서 가장 많이 분리되고 있는 7종의 통성 혐기성 ATCC 균주들을 사용하였다; 엔테로코쿠스 피칼리스(Enterococcus faecalis, 이하 'E. faecalis') ATCC 29212, 엔테로코쿠스 피시윰(Enterococcus faecium, 이하 'E. faecium') ATCC 700221, 대장균(Escherichia coli, 이하 'E. coli') ATCC 25922, 클렙시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumoniae, 이하 'K. pneumoniae') ATCC 700603, 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, 이하 'S. aureus') ATCC 25923, 스타필로코쿠스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis, 이하 'S. epidermidis') ATCC 12228, 스트렙토코쿠스 안지노서스(Streptococcus anginosus, 이하 'S. anginosus') ATCC12395.The strains used in this experiment were seven facultative anaerobic ATCC strains most frequently isolated from sepsis patients; Enterococcus faecalis (hereinafter ' E. faecalis ') ATCC 29212, Enterococcus faecium (hereinafter ' E. faecalis' ) ' E. faecium ') ATCC 700221, Escherichia coli, hereinafter ' E. coli ') ATCC 25922, Klebsiella pneumoniae, hereinafter ' K. pneumoniae ') ATCC 700603, Staphylococcus aureus (hereinafter referred to as Staphylococcus aureus) ' S. aureus ') ATCC 25923, Staphylococcus epidermidis (hereinafter referred to as Staphylococcus epidermidis) ' S. epidermidis ') ATCC 12228, Streptococcus anginosus (hereinafter ' S. anginosus ') ATCC12395.

상기에 제시된 7종의 ATCC 균주들의 원활한 생장력을 확인하기 위해 TSA(BD, 236950)플레이트에서 37℃, 24시간 배양한 각 균주들의 싱글 콜로니(single colony)를 총 4가지 배지(표 1) 2ml에 접종한 후 37℃의 진탕배양기(200rpm, 대한과학, IS-20R)에서 24시간 배양한 후 동일 성분이 함유된 평판배지에 도말하여 생장한 균수를 측정하여 CFU를 확인하였다. 확인한 CFU에서 최종적으로 10∼20CFU로 균일하게 보정한 후 10∼20CFU를 4가지 배지 5ml에 접종하여 12시간 배양 후 해당 배지를 혐기 조건[(anaerobic jar, 기산바이오, KS-SC3381) 및 (anaerobag, 기산바이오, KS-B2002)]에서의 CFU로 계수하여 생장력을 확인하였다. 하기 표 1에 명시된 질소원은 팬크리틱 다이제스트 오브 카제인(pancreatic digest of casein), 이스트 이스트랙트(yest extract)으로 구성되었으며 탄소원은 덱스트로오스(dextrose), 무기염류는 소듐 클로라이드(sodium chloride), 다이베이직 포타슘 포스페이트(dibasic potassium phosphate), 생장인자는 비타민 B1(thiamine), 비타민 B3(nicotinic acid), 비타민 B6(pyridoxine), 비타민 K1, 비타민 K3(menadione), 헤민(hemin), 환원제는 엘-시스테인(L-cysteine), 소듐 설피트(sodium sulfite), 소듐 티오글리코레이트(sodium thioglycolate)로 구성되었다.To confirm the smooth growth of the seven ATCC strains presented above, single colonies of each strain cultured on a TSA (BD, 236950) plate at 37°C for 24 hours were cultured in 2 ml of a total of four media (Table 1). After inoculation, the cells were cultured in a shaking incubator (200 rpm, Daehan Science, IS-20R) at 37°C for 24 hours, then spread on a plate medium containing the same ingredients, and the number of grown bacteria was measured to confirm CFU. After uniformly correcting the confirmed CFU to 10 to 20 CFU, 10 to 20 CFU was inoculated into 5 ml of four different media and incubated for 12 hours, and the media were incubated under anaerobic conditions [(anaerobic jar, Kisan Bio, KS-SC3381) and (anaerobag, The growth potential was confirmed by counting CFU in [Kisan Bio, KS-B2002)]. The nitrogen source specified in Table 1 below consists of pancreatic digest of casein and yeast extract, the carbon source is dextrose, and the inorganic salts are sodium chloride and Dibasic. Potassium phosphate (dibasic potassium phosphate), growth factors are vitamin B 1 (thiamine), vitamin B 3 (nicotinic acid), vitamin B 6 (pyridoxine), vitamin K 1 , vitamin K 3 (menadione), hemin, reducing agent It is composed of L-cysteine, sodium sulfite, and sodium thioglycolate.

혐기성 기본 배지 선별을 위해 사용된 배지 종류별 영양 구성분Nutrient composition by type of medium used for selection of anaerobic basic medium 질소원nitrogen source 탄소원carbon source 무기염류Inorganic salts 생장인자growth factor 환원제reducing agent Thioglycolate brothThioglycolate broth 2.0%2.0% 0.55%0.55% 0.5%0.5% -- 0.1%0.1% HN1HN1 2.0%2.0% 0.55%0.55% 0.5%0.5% 0.00123%0.00123% 0.1%0.1% HN2HN2 2.0%2.0% 0.55%0.55% 0.5%0.5% 0.00185%0.00185% 0.1%0.1% HN3HN3 2.0%2.0% 0.65%0.65% 0.5%0.5% 0.00155%0.00155% 0.1%0.1% HN4HN4 2.3%2.3% 0.65%0.65% 0.5%0.5% 0.00375%0.00375% 0.11%0.11%

그 결과, 도 1에 나타낸 바와 같이 ATCC 7종의 균주들에 대해서 공통적으로 가장 우수한 생장력을 보였던 HN4 배지를 본 실험의 혐기성 기본 배지로 선정하였다.As a result, as shown in Figure 1, HN4 medium, which commonly showed the best growth ability for the seven ATCC strains, was selected as the anaerobic basic medium for this experiment.

1-2. 시험 균주들의 항생제 감수성 판별1-2. Determination of antibiotic susceptibility of test strains

상기에서 사용한 7종의 ATCC 균주들을 혐기성 배지인 HN4 배지 2ml에 24시간 배양하여 CFU를 확인하고 최종 108CFU를 표 2와 같이 각 항생제가 0.5, 1, 2.5, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 75, 100ug/ml 농도로 포함된 HN4 배지 5ml에 접종하여 37℃에서 3일간 진탕 배양한 후 접종된 균주가 생장하지 않는 항생제별 최소 억제 농도(MIC; Minimum Inhibitory Concentration)를 확인하였다.The seven ATCC strains used above were cultured in 2 ml of HN4 medium, an anaerobic medium, for 24 hours to determine CFU, and the final 10 8 CFU were divided into 0.5, 1, 2.5, 5, 10, 20, 30, and After inoculating 5ml of HN4 medium containing concentrations of 40, 50, 75, and 100ug/ml and shaking culture for 3 days at 37°C, the minimum inhibitory concentration (MIC) of each antibiotic at which the inoculated strain did not grow was confirmed. .

균주별 항생제 감수성 및 항생제 중화능 실험에 사용된 항생제 종류Types of antibiotics used in experiments on antibiotic susceptibility and neutralizing ability of each strain 항생제 계열antibiotic class 항생제 종류antibiotic type β-lactamβ-lactam ampicillin (WAKO, 014-23302)ampicillin (WAKO, 014-23302) glycopeptideglycopeptide vancomycin (Kisanbio, MB-V4882)vancomycin (Kisanbio, MB-V4882) aminoglycosideaminoglycosides gentamicin (Kisanbio, MB-G4582)gentamicin (Kisanbio, MB-G4582) tetracyclinetetracycline tetracycline (Daejung, 8716-4150)tetracycline (Daejung, 8716-4150) cephalosporincephalosporin cefotaxime (Kisanbio, MB-C4392)cefotaxime (Kisanbio, MB-C4392)

그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이 세균이 생장하지 못하는 항생제별 최소 억제 농도는 E. faecalis ATCC 29212 균주에서는 암피실린(ampicillin) 30ug/ml, 반코마이신(vancomycin) 2.5ug/ml, 젠타마이신(gentamicin) 75ug/ul, 테트라사이클린(tetracycline) 25ug/ml 농도임을, E. faecium ATCC 700221 균주에서는 테트라사이클린(tetracycline) 1ug/ml 농도임을, E. coli ATCC 25922 균주에서는 암피실린(ampicillin) 50ug/ml, 젠타마이신(gentamicin) 30ug/ml, 테트라사이클린(tetracycline) 2.5ug/ml, 세포탁심(cefotaxime) 0.5ug/ml 농도임을, K. pneumoniae ATCC 700603 균주에서는 젠타마이신(gentamicin) 75ug/ml, 테트라사이클린(tetracycline) 50ug/ml 농도임을, S. aureus ATCC 25923 균주에서는 암피실린(ampicillin) 2.5ug/ml, 반코마이신(vancomycin) 2.5ug/ml, 젠타마이신(gentamicin) 50ug/ml, 테트라사이클린(tetracycline) 2.5ug/ml, 세포탁심(cefotaxime) 2.5ug/ml 농도임을, S. epidermidis ATCC 12228 균주에서는 반코마이신(vancomycin) 2.5ug/ml, 젠타마이신(gentamicin) 1ug/ml, 세포탁심(cefotaxime) 2.5ug/ml 농도임, S. anginosus ATCC 12395 균주에서는 암피실린(ampicillin) 10ug/ml, 반코마이신(vancomycin) 2.5ug/ml, 젠타마이신(gentamicin) 50ug/ml, 테트라사이클린(tetracycline) 10ug/ml, 세포탁심(cefotaxime) 2.5ug/ml 농도임을 확인하여 ATCC 7종의 세균들 중에서 S. aureus ATCC 25923 균주의 항생제 감수성이 가장 낮은 것을 확인하였다. As a result, as shown in Figure 2, the minimum inhibitory concentration of each antibiotic that prevents bacterial growth is 30ug/ml for ampicillin, 2.5ug/ml for vancomycin, and 75ug for gentamicin in the E. faecalis ATCC 29212 strain. /ul, tetracycline concentration of 25ug/ml, E. faecium ATCC 700221 strain, tetracycline concentration of 1ug/ml, E. coli ATCC 25922 strain, ampicillin 50ug/ml, gentamicin ( The concentration is 30ug/ml, tetracycline 2.5ug/ml, and cefotaxime 0.5ug/ml. For K. pneumoniae ATCC 700603 strain, gentamicin is 75ug/ml and tetracycline is 50ug. /ml concentration, in S. aureus ATCC 25923 strain, ampicillin 2.5ug/ml, vancomycin 2.5ug/ml, gentamicin 50ug/ml, tetracycline 2.5ug/ml, cells The concentration of cefotaxime is 2.5ug/ml, S. For the epidermidis ATCC 12228 strain, the concentration of vancomycin is 2.5ug/ml, gentamicin is 1ug/ml, and cefotaxime is 2.5ug/ml. For the S. anginosus ATCC 12395 strain, the concentration is ampicillin 10ug/ml, It was confirmed that the concentration of vancomycin was 2.5ug/ml, gentamicin was 50ug/ml, tetracycline was 10ug/ml, and cefotaxime was 2.5ug/ml, and among the seven ATCC bacteria, S. aureus was identified. It was confirmed that the ATCC 25923 strain had the lowest antibiotic susceptibility.

<실시예 2> 복합 수지를 이용한 7종 균주에 대한 항생제 중화능 검증<Example 2> Verification of antibiotic neutralization ability against 7 strains using composite resin

본 실시예에서는 복합 수지[배지를 기준으로 양이온 교환수지(sodium vinylbenzensulfonate divinyl benzene polymer, CAS No. 63182-08-1) 3.0%(w/v)와 흡착 수지(divinylbenzene-ethylvinylbenzene-styrene copolymer, CAS No. 9052-95-3) 15.0%(w/v)를 혼합]를 사용하여 ATCC 7종 균주에 대한 여러 항생제 중화능을 검증하고자 하였다.In this example, the composite resin [based on the medium, 3.0% (w/v) of cation exchange resin (sodium vinylbenzensulfonate divinyl benzene polymer, CAS No. 63182-08-1) and adsorption resin (divinylbenzene-ethylvinylbenzene-styrene copolymer, CAS No. 9052-95-3) mixed with 15.0% (w/v)] was used to verify the neutralizing ability of several antibiotics against 7 ATCC strains.

2-1. 2-1. E. faecalisE. faecalis ATCC 29212 균주에 대한 항생제 중화능 검증 Verification of antibiotic neutralization ability against ATCC 29212 strain

양이온 교환수지와 흡착 수지를 정량하여 상기 표 1의 HN4 배지 10ml이 포함된 100ml 삼각 플라스크에 혼합하고 다음, E. faecalis ATCC 29212 균주는 10CFU, 암피실린(ampicillin)은 30, 50, 75, 100ug/ml, 반코마이신(vancomycin)은 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, 100ug/ml, 젠타마이신(gentamicin)은 75, 100ug/ml, 테트라사이클린(tetracyclin)은 25, 50, 75, 100ug/ml을 각각 단독으로 첨가하여 37℃에서 3일간 진탕배양하고 난 뒤 해당 플라스크에서 접종균의 CFU로 생장 유무를 확인하였다. 이때 HN4 배지는 혐기 조건을 처리한 후 밀봉하여 상기 조건에서 진탕배양 하였고 대조군으로는 동일한 항생제 조건과 배양조건이되, 양이온 교환수지와 흡착 수지를 첨가하지 않은 플라스크로 하였다. The cation exchange resin and adsorption resin were quantified and mixed in a 100 ml Erlenmeyer flask containing 10 ml of HN4 medium as shown in Table 1 above. Next, E. faecalis ATCC 29212 strain was 10 CFU and ampicillin was 30, 50, 75, 100 ug/ml. , vancomycin is 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, 100ug/ml, gentamicin is 75, 100ug/ml, tetracycline is 25, 50, 75, 100ug/ml. Each was added individually and cultured with shaking at 37°C for 3 days, and then growth was confirmed using CFU of the inoculum in the flask. At this time, the HN4 medium was treated under anaerobic conditions, sealed, and cultured with shaking under the above conditions. A control flask was used under the same antibiotic conditions and culture conditions, but without the addition of cation exchange resin and adsorption resin.

그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이 양이온 교환 수지와 흡착 수치가 정량으로 복합 처리된 HN4 배지에서 암피실린(ampicillin)은 100ug/ml, 반코마이신(vancomycin) 100ug/ml, 젠타마이신(gentamicin) 100ug/ml, 테트라사이클린(tetracycline) 100ug/ml의 농도까지 중화능이 확인되었다.As a result, as shown in Figure 3, in the HN4 medium treated with a quantitative cation exchange resin and adsorption value, ampicillin was 100ug/ml, vancomycin was 100ug/ml, gentamicin was 100ug/ml, Neutralizing ability was confirmed up to a concentration of 100ug/ml of tetracycline.

2-2. 2-2. E. faeciumE. faecium ATCC 700221 균주에 대한 항생제 중화능 검증 Verification of antibiotic neutralization ability against ATCC 700221 strain

양이온 교환수지와 흡착 수지를 상기와 동일하게 정량하여 HN4 배지 10ml이 포함된 100ml 삼각 플라스크에 혼합하고 멸균한 다음, E. faecium ATCC 700221 균주는 10CFU, 테트라사이클린(tetracyclin)은 1, 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, 100ug/ml을 각각 단독으로 첨가하여 37℃에서 3일간 진탕배양하고 난 뒤 해당 플라스크에서 접종균의 CFU로 생장 유무를 확인하였다. 이때 HN4 배지는 혐기 조건을 처리한 후 밀봉하여 상기 조건에서 진탕배양 하였고 대조군으로는 동일한 항생제 조건과 배양조건이되, 양이온 교환수지와 흡착 수지를 첨가하지 않은 플라스크로 하였다. The cation exchange resin and adsorption resin were quantified in the same manner as above, mixed in a 100 ml Erlenmeyer flask containing 10 ml of HN4 medium, and sterilized. Then, 10 CFU for E. faecium ATCC 700221 strain, 1, 2.5, 5 for tetracycline, 10, 25, 50, 75, and 100 ug/ml were added individually and cultured with shaking at 37°C for 3 days, and then growth was confirmed using CFU of the inoculum in the flask. At this time, the HN4 medium was treated under anaerobic conditions, sealed, and cultured with shaking under the above conditions. A control flask was used under the same antibiotic conditions and culture conditions, but without the addition of cation exchange resin and adsorption resin.

그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이 양이온 교환 수지와 흡착 수치가 정량으로 복합 처리된 HN4 배지에서 테트라사이클린(tetracycline)은 100ug/ml의 농도까지 중화능이 확인되었다.As a result, as shown in Figure 4, the neutralizing ability of tetracycline up to a concentration of 100ug/ml was confirmed in HN4 medium treated with a cation exchange resin and a quantitative adsorption value.

2-3. 2-3. E. coliE. coli ATCC 25922 균주에 대한 항생제 중화능 검증 Verification of antibiotic neutralization ability against ATCC 25922 strain

양이온 교환수지와 흡착 수지를 상기와 동일하게 정량하여 HN4 배지 10ml이 포함된 100ml 삼각 플라스크에 혼합하고 멸균한 다음, E. coli ATCC 25922 균주는 10CFU, 암피실린(ampicillin)은 50, 75, 100ug/ml, 젠타마이신(gentamicin)은 30, 40, 50, 75, 100ug/ml, 테트라사이클린(tetracyclin)은 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, 100ug/ml, 세포탁심(cefotaxime)은 0.5, 0.75, 1, 2.5ug/ml을 각각 단독으로 첨가하여 37℃에서 3일간 진탕배양하고 난 뒤 해당 플라스크에서 접종균의 CFU로 생장 유무를 확인하였다. 이때 HN4 배지는 혐기 조건을 처리한 후 밀봉하여 상기 조건에서 진탕배양 하였고 대조군으로는 동일한 항생제 조건과 배양조건이되, 양이온 교환수지와 흡착 수지를 첨가하지 않은 플라스크로 하였다. The cation exchange resin and adsorption resin were quantified in the same manner as above, mixed in a 100 ml Erlenmeyer flask containing 10 ml of HN4 medium, and sterilized. Then, 10 CFU of E. coli ATCC 25922 strain and 50, 75, 100 ug/ml of ampicillin were added. , gentamicin is 30, 40, 50, 75, 100ug/ml, tetracycline is 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, 100ug/ml, and cefotaxime is 0.5, 0.75. , 1, and 2.5ug/ml were added individually and cultured with shaking at 37°C for 3 days, and then growth was confirmed using CFU of the inoculum in the flask. At this time, the HN4 medium was treated under anaerobic conditions, sealed, and cultured with shaking under the above conditions. A control flask was used under the same antibiotic conditions and culture conditions, but without the addition of cation exchange resin and adsorption resin.

그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이 양이온 교환 수지와 흡착 수치가 정량으로 복합 처리된 HN4 배지에서 암피실린(ampicillin)은 100ug/ml, 젠타마이신(gentamicin)은 75ug/ml, 테트라사이클린(tetracycline)은 100ug/ml, 세포탁심(cefotaxime)은 1ug/ml의 농도까지 중화능이 확인되었다.As a result, as shown in Figure 5, in the HN4 medium with a quantitative complex treatment of cation exchange resin and adsorption value, ampicillin was 100ug/ml, gentamicin was 75ug/ml, and tetracycline was 100ug. /ml, cefotaxime was confirmed to have neutralizing ability up to a concentration of 1ug/ml.

2-4. 2-4. K. pneumoniaeK. pneumoniae ATCC 700603 균주에 대한 항생제 중화능 검증 Verification of antibiotic neutralization ability against ATCC 700603 strain

양이온 교환수지와 흡착 수지를 상기와 동일하게 정량하여 HN4 배지 10ml이 포함된 100ml 삼각 플라스크에 혼합하고 멸균한 다음, K. pneumoniae ATCC 700603 균주는 10CFU, 젠타마이신(gentamicin)은 75, 100ug/ml, 테트라사이클린(tetracyclin)은 50, 75, 100ug/ml을 각각 단독으로 첨가하여 37℃에서 3일간 진탕배양하고 난 뒤 해당 플라스크에서 접종균의 CFU로 생장 유무를 확인하였다. 이때 HN4 배지는 혐기 조건을 처리한 후 밀봉하여 상기 조건에서 진탕배양 하였고 대조군으로는 동일한 항생제 조건과 배양조건이되, 양이온 교환수지와 흡착 수지를 첨가하지 않은 플라스크로 하였다. Cation exchange resin and adsorption resin were quantified in the same manner as above, mixed in a 100 ml Erlenmeyer flask containing 10 ml of HN4 medium, sterilized, and then K. pneumoniae ATCC 700603. 10 CFU of the strain, 75 and 100 ug/ml of gentamicin, and 50, 75, and 100 ug/ml of tetracycline were added individually, cultured with shaking at 37°C for 3 days, and then inoculated from the flask. Growth was confirmed with CFU. At this time, the HN4 medium was treated under anaerobic conditions, sealed, and cultured with shaking under the above conditions. A control flask was used under the same antibiotic conditions and culture conditions, but without the addition of cation exchange resin and adsorption resin.

그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이 양이온 교환 수지와 흡착 수치가 정량으로 복합 처리된 HN4 배지에서 젠타마이신(gentamicin)은 100ug/ml, 테트라사이클린(tetracycline)은 100ug/ml의 농도까지 중화능이 확인되었다.As a result, as shown in Figure 6, neutralization ability was confirmed up to a concentration of 100ug/ml for gentamicin and 100ug/ml for tetracycline in HN4 medium with a quantitative complex treatment of cation exchange resin and adsorption value. .

2-5.2-5. S. aureus S. aureus ATCC 25923 균주에 대한 항생제 중화능 검증 Verification of antibiotic neutralization ability against ATCC 25923 strain

양이온 교환수지와 흡착 수지를 상기와 동일하게 정량하여 HN4 배지 10ml이 포함된 100ml 삼각 플라스크에 혼합하고 멸균한 다음, S. aureus ATCC 25923 균주는 10CFU, 암피실린(ampicillin)은 2.5, 5, 10, 25ug/ml, 반코마이신(vancomycin)은 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, 100ug/ml, 젠타마이신(gentamicin)은 50, 75, 100ug/ml, 테트라사이클린(tetracyclin)은 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, 100ug/ml, 세포탁신(cefotaxime)은 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, 100ug/ml을 각각 단독으로 첨가하여 37℃에서 3일간 진탕배양하고 난 뒤 해당 플라스크에서 접종균의 CFU로 생장 유무를 확인하였다. 이때 HN4 배지는 혐기 조건을 처리한 후 밀봉하여 상기 조건에서 진탕배양 하였고 대조군으로는 동일한 항생제 조건과 배양조건이되, 양이온 교환수지와 흡착 수지를 첨가하지 않은 플라스크로 하였다. Cation exchange resin and adsorption resin were quantified in the same manner as above, mixed in a 100ml Erlenmeyer flask containing 10ml of HN4 medium, sterilized, and then added to S. aureus ATCC 25923. The strain is 10CFU, ampicillin is 2.5, 5, 10, 25ug/ml, vancomycin is 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, 100ug/ml, gentamicin is 50, 75, 100ug/ml, tetracycline at 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, 100ug/ml, and cefotaxime at 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, and 100ug/ml respectively. After adding and culturing with shaking at 37°C for 3 days, growth was confirmed using CFU of the inoculum in the flask. At this time, the HN4 medium was treated under anaerobic conditions, sealed, and cultured with shaking under the above conditions. A control flask was used under the same antibiotic conditions and culture conditions, but without the addition of cation exchange resin and adsorption resin.

그 결과, 도 7에 나타낸 바와 같이 양이온 교환 수지와 흡착 수치가 정량으로 복합 처리된 HN4 배지에서 암피실린(ampicillin)은 10ug/ml, 반코마이신(vancomycin)은 100ug/ml, 젠타마이신(gentamicin)은 75ug/ml, 테트라사이클린(tetracyclin)은 75ug/ml, 세포탁심(cefotaxime)은 50ug/ml의 농도까지 중화능이 확인되었다.As a result, as shown in Figure 7, in the HN4 medium treated with a quantitative cation exchange resin and adsorption value, ampicillin was 10ug/ml, vancomycin was 100ug/ml, and gentamicin was 75ug/ml. Neutralizing ability was confirmed up to a concentration of 75ug/ml for tetracycline and 50ug/ml for cefotaxime.

2-6.2-6. S. epidermidis S. epidermidis ATCC 12228 균주에 대한 항생제 중화능 검증 Verification of antibiotic neutralization ability against ATCC 12228 strain

양이온 교환수지와 흡착 수지를 상기와 동일하게 정량하여 HN4 배지 10ml이 포함된 100ml 삼각 플라스크에 혼합하고 멸균한 다음, S. epidermidis ATCC 12228 균주는 10CFU, 반코마이신(vancomycin)은 2.5, 5, 10, 25, 50, 75ug/ml, 젠타마이신(gentamicin)은 1, 2.5, 5, 10, 25, 50ug/ml, 세포탁심(cefotaxime)은 2.5, 5, 10, 25, 50ug/ml을 각각 단독으로 첨가하여 37℃에서 3일간 진탕배양하고 난 뒤 해당 플라스크에서 접종균의 CFU로 생장 유무를 확인하였다. 이때 HN4 배지는 혐기 조건을 처리한 후 밀봉하여 상기 조건에서 진탕배양 하였고 대조군으로는 동일한 항생제 조건과 배양조건이되, 양이온 교환수지와 흡착 수지를 첨가하지 않은 플라스크로 하였다. Cation exchange resin and adsorption resin were quantified in the same manner as above, mixed in a 100 ml Erlenmeyer flask containing 10 ml of HN4 medium, sterilized, and then added to S. epidermidis ATCC 12228. The strain is 10CFU, vancomycin is 2.5, 5, 10, 25, 50, 75ug/ml, gentamicin is 1, 2.5, 5, 10, 25, 50ug/ml, and cefotaxime is 2.5. , 5, 10, 25, and 50 ug/ml were added individually and cultured with shaking at 37°C for 3 days, and then growth was confirmed using CFU of the inoculum in the flask. At this time, the HN4 medium was treated under anaerobic conditions, sealed, and cultured with shaking under the above conditions. A control flask was used under the same antibiotic conditions and culture conditions, but without the addition of cation exchange resin and adsorption resin.

그 결과, 도 8에 나타낸 바와 같이 양이온 교환 수지와 흡착 수치가 정량으로 복합 처리된 HN4 배지에서 반코마이신(vancomycin)은 50ug/ml, 젠타마이신(gentamicin)은 25ug/ml, 세포탁심(cefotaxime)은 25ug/ml의 농도까지 중화능이 확인되었다.As a result, as shown in Figure 8, in the HN4 medium treated with a quantitative combination of cation exchange resin and adsorption value, vancomycin was 50ug/ml, gentamicin was 25ug/ml, and cefotaxime was 25ug. Neutralizing ability was confirmed up to a concentration of /ml.

2-7.2-7. S. anginosus S. anginosus ATCC 12395 균주에 대한 항생제 중화능 검증 Verification of antibiotic neutralization ability against ATCC 12395 strain

양이온 교환수지와 흡착 수지를 상기와 동일하게 정량하여 HN4 배지 10ml이 포함된 100ml 삼각 플라스크에 혼합하고 멸균한 다음, S. anginosus ATCC 12395 균주는 10CFU, 암피실린(ampicillin)은 10, 25, 50, 75, 100ug/ml, 반코마이신(vancomycin)은 2.5, 5, 10, 25, 50, 75ug/ml, 젠타마이신(gentamicin)은 50, 75, 100ug/ml, 테트라사이클린(tetracyclin)은 10, 25, 50, 75, 100ug/ml, 세포탁심(cefotaxime)은 2.5, 5, 10, 25, 50ug/ml을 각각 단독으로 첨가하여 37℃에서 3일간 진탕배양하고 난 뒤 해당 플라스크에서 접종균의 CFU로 생장 유무를 확인하였다. 이때 HN4 배지는 혐기 조건을 처리한 후 밀봉하여 상기 조건에서 진탕배양 하였고 대조군으로는 동일한 항생제 조건과 배양조건이되, 양이온 교환수지와 흡착 수지를 첨가하지 않은 플라스크로 하였다. Cation exchange resin and adsorption resin were quantified in the same manner as above, mixed in a 100 ml Erlenmeyer flask containing 10 ml of HN4 medium, sterilized, and then added to S. anginosus ATCC 12395. The strain is 10CFU, ampicillin is 10, 25, 50, 75, 100ug/ml, vancomycin is 2.5, 5, 10, 25, 50, 75ug/ml, gentamicin is 50, 75, Add 100ug/ml, tetracycline at 10, 25, 50, 75, 100ug/ml, and cefotaxime at 2.5, 5, 10, 25, and 50ug/ml separately and incubate at 37°C for 3 days. After shaking culture, growth was confirmed using CFU of the inoculum in the flask. At this time, the HN4 medium was treated under anaerobic conditions, sealed, and cultured with shaking under the above conditions. A control flask was used under the same antibiotic conditions and culture conditions, but without the addition of cation exchange resin and adsorption resin.

그 결과, 도 9에 나타낸 바와 같이 양이온 교환 수지와 흡착 수치가 정량으로 복합 처리된 배지에서는 항생제가 단독 처리되었을 경우에 암피실린(ampicillin)은 75ug/ml, 반코마이신(vancomycin)은 50ug/ml, 젠타마이신(gentamicin)은 75ug/ml, 테트라사이클린(tetracyclin)은 75ug/ml, 세포탁심(cefotaxime)은 25ug/ml의 농도까지 중화능이 확인되었다.As a result, as shown in Figure 9, in a medium treated with a cation exchange resin and a quantitative adsorption value, when antibiotics were treated alone, ampicillin was 75ug/ml, vancomycin was 50ug/ml, and gentamicin was 75ug/ml. Neutralizing ability was confirmed up to a concentration of 75ug/ml for gentamicin, 75ug/ml for tetracycline, and 25ug/ml for cefotaxime.

<실시예 3> 이산화탄소 비색 센서 원재료 및 지시약의 선정<Example 3> Selection of carbon dioxide colorimetric sensor raw materials and indicators

본 실시예에서는 미생물이 생장하면 분비되는 이산화탄소를 감지하여 색이 변하는 비색 센서의 원재료 및 지시약을 선정하고자 하였다.In this example, we attempted to select raw materials and indicators for a colorimetric sensor that changes color by detecting carbon dioxide secreted when microorganisms grow.

3-1. 이산화탄소 비색 센서 원재료 선정3-1. Selection of raw materials for carbon dioxide colorimetric sensor

본 실시예에서 사용된 이산화탄소 비색 센서의 원재료는 이산화탄소 가스가 잘 투과되는 특성을 가진 화합물 중에서 실리콘으로 결정하고, 상온 경화형 실리콘 2종류를 선별하였다(표 3). The raw material for the carbon dioxide colorimetric sensor used in this example was determined to be silicon among compounds with the property of being well permeable to carbon dioxide gas, and two types of room temperature curable silicone were selected (Table 3).

이산화탄소 비색 센서 원재료의 특징Characteristics of carbon dioxide colorimetric sensor raw materials GS-H1
(Green silicone 제작 의뢰)
GS-H1
(Request for green silicone production)
DY-H11
(DY silicone 제작 의뢰)
DY-H11
(Request for DY silicone production)
AA BB AA BB 색상color 투명Transparency 투명Transparency 백색White 투명Transparency 점도(Pa·s)Viscosity (Pa·s) 1.61.6 0.50.5 1010 0.70.7 비중importance 1.0441.044 0.90.9 1.101.10 0.980.98 혼합비율mixing ratio A:B를 10 :1로 혼합Mix A:B 10:1 A:B를 10 :1로 혼합Mix A:B 10:1 경화Hardening 상온room temperature 상온room temperature 경도Hardness 3030 2525 신장률 (%)Elongation rate (%) 160160 200200 인장 강도 (kgf/㎠)Tensile strength (kgf/㎠) 8.498.49 16.016.0 분류classification 부가형Additional type 부가형Additional type

GS-H1 실리콘의 성분표GS-H1 silicone ingredient list 화학물질명Chemical name CAS 번호CAS number AA BB 함유량 (%)Content (%) 함유량 (%)Content (%) Vinyl terminated polydimethylsiloxaneVinyl terminated polydimethylsiloxane 68083-19-268083-19-2 70∼8070~80 40∼5040~50 Silicon dioxideSilicon dioxide 112945-52-5112945-52-5 10∼2010~20 -- Vinyl Q resinVinyl Q resin 68584-83-868584-83-8 10∼2010~20 -- Methylhydrosiloxane, Dimethylsiloxane copolymer, Trimethylsiloxane terminatedMethylhydrosiloxane, Dimethylsiloxane copolymer, Trimethylsiloxane terminated 68037-59-268037-59-2 -- 50∼6050~60

DY-H11 실리콘의 성분표DY-H11 silicone ingredient list 화학물질명Chemical name CAS 번호CAS number AA BB 함유량 (%)Content (%) 함유량 (%)Content (%) Vinyl terminated polydimethylsiloxaneVinyl terminated polydimethylsiloxane 68083-19-268083-19-2 70∼8070~80 70∼8070~80 Silica gelSilica gel 112926-00-8112926-00-8 15∼2515~25 -- Platinum, 1,3-diethenyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complexPlatinum, 1,3-diethenyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex 68478-92-268478-92-2 0.1 이하0.1 or less -- Siloxanes and silicones, dimethyl, methyl hydrogenSiloxanes and silicones, dimethyl, methyl hydrogen 68037-59-268037-59-2 -- 15∼2515~25 TetravinyltetramethylcycloterasiloxaneTetravinyltetramethylcycloterasiloxane 2554-06-052554-06-05 -- 1∼101~10

그리고 이산화탄소의 증가에 따른 pH 변화를 용이하게 판별하기 위해 각각의 상온 경화형 실리콘에서 육안적인 판별이 명확한 지시약인 브로모티몰 블루(bromothymol blue), 페놀프탈레인(phenolphthalein), 티몰 블루(thymol blue)와 크실레놀 블루(xylenol blue) 지시약을 혼합하여 70% 글리세롤(glycerol)과 60% 에탄올을 함유한 0.2N NaOH 용액에 녹인 후 상기 실리콘에 최종 0.05%로 첨가하여 제작하였다. In order to easily determine the pH change due to an increase in carbon dioxide, the indicators bromothymol blue, phenolphthalein, thymol blue, and xylene are used in each room temperature curable silicone. The xylenol blue indicator was mixed and dissolved in a 0.2N NaOH solution containing 70% glycerol and 60% ethanol, and then added to the silicon to a final concentration of 0.05%.

먼저 각각의 상온 경화형 실리콘 A제 10g에 상기에 언급된 지시약을 최종 0.05% 넣고 잘 혼합하고 B제 1g 넣고 혼합한 후 70ml 플라스틱 보틀(plastic bottle)에 2g씩 분주 및 탈포 후 상온에서 하루 경화 시킨 후 복합 수지(양이온 교환수지와 흡착 수지의 혼합)가 첨가된 HN4 배지 30ml 및 혐기조건 처리 후 10CFU의 S. aureus ATCC 25923 균주를 접종하여 30일간 진탕배양하고 해당 실험구의 이산화탄소 비색 센서의 색 변화를 육안 확인 및 610nm 파장의 포토다이오드(photodiode, 자체 제작)에서 측정되는 반사율 수치로 확인하였다. 이때 대조군으로는 동일한 배양조건이되, S. aureus ATCC 25923 균주가 접종되지 않고 HN4 배지와 복합 수지만 있는 plastic bottle로 하였다. First, add 0.05% of the indicator mentioned above to 10 g of room temperature curing silicone agent A, mix well, add 1 g of agent B, mix, then dispense 2 g into 70 ml plastic bottles, defoame, and cure at room temperature for one day. After treatment with 30 ml of HN4 medium containing composite resin (mixture of cation exchange resin and adsorption resin) and anaerobic conditions, 10 CFU of S. aureus ATCC 25923 strain was inoculated and cultured with shaking for 30 days, and the color change of the carbon dioxide colorimetric sensor of the corresponding experimental group was visually observed. It was confirmed with the reflectance value measured by a photodiode (self-produced) with a wavelength of 610 nm. At this time, as a control group, the same culture conditions were used, but the S. aureus ATCC 25923 strain was not inoculated, and a plastic bottle containing only HN4 medium and composite resin was used.

그 결과, 도 10에 나타낸 바와 같이, 모든 실험구에서는 배양 시작일에 이산화탄소 비색 센서의 색이 청색이었다가 배양 1일 후부터 접종된 S. aureus ATCC 25923균이 분비하는 이산화탄소의 증가로 인해 연두~노랑색으로 비색 센서의 색이 변하는 것을 확인하였다. 특히, DY-H11 실리콘에 브로모티몰 블루(bromothymol blue), 페놀프탈레인(phenolphthalein), 티몰 블루(thymol blue)와 크실레놀 블루(xylenol blue)를 혼합한 지시약을 70% 글리세롤(glycerol)과 60% 에탄올을 함유한 0.2N NaOH 용액에 녹여 최종 0.05% 처리한 실험구에서만 유일하게 음성 실험구(HN4 배지와 복합 수지 처리)에서 배양 시작할 때의 비색 센서 색을 30일간의 배양기간 동안 유지하면서 비색 센서의 색 변화에 따른 반사율 수치도 양성 실험구(S. aureus ATCC 25923 균주 접종)에서 접종 후 1일 후부터 30일까지 일정한 수치를 유지하고 음성 실험구와 양성 실험구간의 변별력에서도 명확하게 차이나는 것을 확인하였다. 이에 GS-H1 실리콘보다 DY-H11 실리콘이 본 연구에 가장 안정적인 실리콘임을 확인한 바 DY-H11 실리콘을 이산화탄소 비색 센서 원재료로 최종 선정하였다. As a result, as shown in Figure 10, in all experimental groups, the color of the carbon dioxide colorimetric sensor was blue at the start of culture, but changed to light green to yellow after 1 day of culture due to an increase in carbon dioxide secreted by the inoculated S. aureus ATCC 25923 bacteria. It was confirmed that the color of the colorimetric sensor changed. In particular, an indicator containing bromothymol blue, phenolphthalein, thymol blue, and xylenol blue mixed with DY-H11 silicone was used at 70% glycerol and 60% The colorimetric sensor color at the start of cultivation in the negative experimental group (HN4 medium and composite resin treatment) was the only experimental group dissolved in 0.2N NaOH solution containing ethanol and treated with final 0.05%, while maintaining the colorimetric sensor color during the 30-day incubation period. The reflectance value according to the color change also maintained a constant value from 1 day to 30 days after inoculation in the positive test group (inoculation with S. aureus ATCC 25923 strain), and a clear difference in discrimination between the negative test group and the positive test group was confirmed. . Accordingly, as DY-H11 silicon was confirmed to be the most stable silicon for this study than GS-H1 silicon, DY-H11 silicon was finally selected as the raw material for the carbon dioxide colorimetric sensor.

3-2. 이산화탄소 비색 센서 지시약 선정3-2. Selection of carbon dioxide colorimetric sensor indicator

상기에서 사용한 상온 경화형 실리콘인 DY-H11 실리콘에 혼합하여 미생물이 생장하면서 분비하는 이산화탄소의 증가에 따른 비색 센서의 민감도 및 포토다이오드(photodiode)에서 측정하였을때 장기간 보관시 안정적이고 양성의 판별이 용이한 지시약을 선정하고자 상기 지시약 4종을 일정 비율로 혼합하여 70% 글리세롤(glycerol)과 60% 에탄올을 함유한 0.2N NaOH 용액에 녹인 후 혼합 지시약이 0.1~5.3% 범위 내에서 농도를 갖도록 하였다. 이 때 제조한 혼합지시약 20종을 각각 HXB1~20이라 하였다. 상기와 동일한 방법으로 실리콘에 지시약을 혼합 실시하였다. 즉, 70% 글리세롤(glycerol)과 60% 에탄올을 함유한 0.2N NaOH 용액을 함유하는 용액에 HXB 1~20을 각각 녹인 후 DY-H11A 10g에 최종 0.05%을 첨가하여 잘 혼합한 후 DY-H11 B를 1g 넣고 혼합한 후 70ml 플라스틱 보틀(plastic bottle)에 2g씩 분주 및 탈포하여 상온에서 하루 경화시킨 후 복합 수지(양이온 교환수지와 흡착 수지의 혼합)가 첨가된 HN4 배지 30ml 및 혐기조건 처리 후 10CFU의 S. aureus ATCC 25923 균주를 접종하여 5일간 진탕배양하고 해당 실험구의 색 변화를 육안 확인 및 610nm 파장의 포토다이오드(photodiode)에서 측정되는 반사율 수치를 매일 측정하였다.When mixed with DY-H11 silicone, the room temperature curing silicone used above, the sensitivity of the colorimetric sensor according to the increase in carbon dioxide secreted by microorganisms as they grow, and when measured with a photodiode, are stable when stored for a long time and are easy to determine positive. To select an indicator, the four indicators above were mixed in a certain ratio and dissolved in a 0.2N NaOH solution containing 70% glycerol and 60% ethanol, and then the mixed indicator was allowed to have a concentration in the range of 0.1 to 5.3%. At this time, the 20 types of mixed indicators manufactured were each referred to as HXB1~20. The indicator was mixed with silicone in the same manner as above. That is, after dissolving HXB 1 to 20 in a solution containing 0.2N NaOH solution containing 70% glycerol and 60% ethanol, add the final 0.05% to 10 g of DY-H11A, mix well, and then add DY-H11. After adding 1g of B and mixing, dispensed and degassed 2g each into a 70ml plastic bottle, cured at room temperature for a day, then added 30ml of HN4 medium with composite resin (mixture of cation exchange resin and adsorption resin) and treated under anaerobic conditions. 10 CFU of the S. aureus ATCC 25923 strain was inoculated and cultured with shaking for 5 days. The color change of the test area was visually confirmed, and the reflectance value measured by a photodiode with a wavelength of 610 nm was measured every day.

그 결과, 도 11에 나타낸 바와 같이, 모든 실험구에서는 배양 시작일에 이산화탄소 비색 센서의 색이 청색 계열, 녹색 계열 이었다가 배양 1일 후부터 접종된 S. aureus ATCC 25923균이 분비하는 이산화탄소의 증가로 인해 노랑, 녹색, 황색 계열로 비색 센서의 색이 변하는 것을 확인하였다. 특히, 비색 센서에 HXB 20 지시약을 혼합하여 0.05% 처리한 실험구에서는 HXB 1~19 지시약을 처리한 실험구에서의 양성군(S. aureus ATCC 25923 균주 접종)보다 육안적으로 명확한 노랑색 계열로 비색 센서의 색이 변함은 물론 반사율 수치 변화도 음성 처리군에 비해 가장 높은 변별력을 보이는 것을 확인하여 해당 실리콘에 혼합하는 지시약의 종류를 HXB 20로 최종 선정하였다. As a result, as shown in Figure 11, in all experimental groups, the color of the carbon dioxide colorimetric sensor was blue and green on the first day of culture, but due to an increase in carbon dioxide secreted by the inoculated S. aureus ATCC 25923 bacteria from 1 day after culture, It was confirmed that the color of the colorimetric sensor changed to yellow, green, and yellow. In particular, in the experimental group treated with 0.05% of the HXB 20 indicator mixed with the colorimetric sensor, the colorimetric colorimetric color was clearly yellow to the naked eye compared to the positive group (inoculated with S. aureus ATCC 25923 strain) in the experimental group treated with the HXB 1 to 19 indicator. It was confirmed that not only the color of the sensor changed, but also the change in reflectance value showed the highest discriminatory power compared to the voice treatment group, and the type of indicator mixed with the silicone was finally selected as HXB 20.

<실시예 4> 이산화탄소 비색 기반의 혐기성 미생물 배지 제조<Example 4> Preparation of anaerobic microbial medium based on carbon dioxide colorimetric

상기 실시예 3에 따라 선정한 상온 경화형 실리콘인 DY-H11A에 지시약 HXB 20을 최종 0.05% 첨가하여 혼합하고 DY-H11B를 0.1배 첨가, 혼합 및 탈포하여 상온에서 하루 경화시킨 후 복합 수지(양이온 교환수지와 흡착 수지의 혼합)가 첨가된 혐기성 배지 HN3 배지 30ml을 넣고, 배지에 이산화탄소 10%, 질소 70%를 추가하여 멸균한 다음 S. aureus ATCC 25923 균주 10CFU와 sheep blood(기산바이오, MB-S1876) 10ml, vancomycin 25ug/ml + cefotaxime 30ug/ml + ampicillin 7.5ug/ml + gentamicin 50ug/ml 농도로 혼합 첨가하고 37℃에서 5일간 진탕배양 하였다. 이때, 비교군으로는 세계 시장에 판매되고 있는 기성제품인 BIOMERIEUX사의 FN PLUS 제품을 상기와 동일한 조건을 처리하여 비교하였다. 배양 후 해당 실험구들의 색 변화는 육안 확인 및 610nm 파장의 포토다이오드(photodiode)에서 측정되는 반사율 수치를 매일 측정하면서 확인하였다.A final 0.05% of the indicator HXB 20 was added to DY-H11A, the room temperature curing silicone selected according to Example 3, mixed, 0.1 times DY-H11B was added, mixed and degassed, and cured at room temperature for one day. Then, the composite resin (cation exchange resin) Add 30ml of HN3 medium, an anaerobic medium containing (mixture of adsorption resin), sterilize by adding 10% carbon dioxide and 70% nitrogen to the medium, then add 10CFU of S. aureus ATCC 25923 strain and sheep blood (Kisan Bio, MB-S1876) A mixture of 10ml, vancomycin 25ug/ml + cefotaxime 30ug/ml + ampicillin 7.5ug/ml + gentamicin 50ug/ml was added and cultured with shaking at 37°C for 5 days. At this time, as a comparison group, BIOMERIEUX's FN PLUS product, a ready-made product sold in the world market, was compared under the same conditions as above. After incubation, the color change of the corresponding experimental groups was confirmed by visual inspection and daily measurement of reflectance values measured by a photodiode with a wavelength of 610 nm.

그 결과, 도 12에 나타낸 바와 같이, 혐기성 혈액배양 시약은 BIOMERIEUX사의 FN PLUS 제품과 유사한 미생물 생장속도를 보였으며(S. aureus ATCC 25923 균주만 접종한 경우) sheep blood 및 항생제들이 혼합 처리되었을 때는 항생제 중화능이 없는 BIOMERIEUX사의 FN PLUS에 비해 본 제작품에서만 항생제 중화능이 확인되어 BIOMERIEUX사의 FN PLUS 제품보다 우수한 항생제 중화능을 보유함을 확인하였다. 그리고 보다 육안적으로 명확한 노랑색 계열로 비색 센서의 색이 변함은 물론, 반사율 수치 변화도 전반적으로 뛰어나게 높은 변별력을 보이는 것을 확인하였다. 이는 양이온 교환 수지와 흡착 수지가 혼합된 복합수지와 이산화탄소 비색 센서를 포함하는 혐기성 혈액배양 시약이 기존의 혐기성 혈액배양병 제품에 비해서도 탁월한 효능이 나타나는 것을 명확하게 보여주는 것이다.As a result, as shown in Figure 12, the anaerobic blood culture reagent showed a microbial growth rate similar to that of BIOMERIEUX's FN PLUS product (when only S. aureus ATCC 25923 strain was inoculated), and when sheep blood and antibiotics were mixed, antibiotics were observed. Compared to BIOMERIEUX's FN PLUS, which has no neutralizing ability, antibiotic neutralization ability was confirmed only in this product, confirming that it has a superior antibiotic neutralization ability than BIOMERIEUX's FN PLUS product. In addition, it was confirmed that not only did the color of the colorimetric sensor change to a more visually clear yellow color, but the change in reflectance value also showed excellent overall discrimination. This clearly shows that the anaerobic blood culture reagent, which includes a composite resin mixed with a cation exchange resin and an adsorption resin and a carbon dioxide colorimetric sensor, exhibits superior efficacy compared to existing anaerobic blood culture bottle products.

Claims (26)

배지를 기준으로 양이온 교환 수지 3.0%(w/v)와 흡착 수지 15.0%(w/v)가 혼합된 복합체를 포함한 혐기성 미생물 생장 배지; 및 상온에서 경화되는 실리콘과 색 지시약이 포함된 비색 센서를 포함하고,
상기 양이온 교환 수지는 소디움비닐벤젠설포네이트다이비닐벤젠폴리머(sodium vinylbenzensulfonate divinyl benzene polymer, CAS No. 63182-08-1)이고, 상기 흡착 수지는 다이비닐벤젠에틸비닐벤젠스티렌코폴리머(divinylbenzene-ethylvinylbenzene-styrene copolymer, CAS No. 9052-95-3)이며,
상기 실리콘은 비닐 터미네이티드 폴리다이메틸실록산(Vinyl terminated polydimethylsiloxane), 실리카겔(Silica gel), 및 1,3-다이에테닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 플래티넘 착물(Platinum, 1,3-diethenyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex)을 포함하는 실리콘(A제)과, 비닐 터미네이티드 폴리다이메틸실록산(Vinyl terminated polydimethylsiloxane), 실록산, 실리콘, 다이메틸, 메틸 하이드로겐(Siloxanes, silicones, dimethyl, methyl hydrogen), 및 테트라비닐테트라메틸사이클로테라실록산(Tetravinyltetramethylcycloterasiloxane)을 포함하는 실리콘(B제)을 혼합한 것인,
항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약.
Anaerobic microbial growth medium containing a complex of 3.0% (w/v) of cation exchange resin and 15.0% (w/v) of adsorption resin based on the medium; and a colorimetric sensor containing silicone that cures at room temperature and a color indicator,
The cation exchange resin is sodium vinylbenzensulfonate divinyl benzene polymer (CAS No. 63182-08-1), and the adsorption resin is divinylbenzene-ethylvinylbenzene copolymer (divinylbenzene-ethylvinylbenzene- styrene copolymer, CAS No. 9052-95-3),
The silicone is vinyl terminated polydimethylsiloxane, silica gel, and 1,3-diethenyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane platinum complex (Platinum, 1) , 3-diethenyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex) containing silicone (Agent A), vinyl terminated polydimethylsiloxane, siloxane, silicone, dimethyl, methyl hydrogen (Siloxanes, silicones, dimethyl, methyl hydrogen), and silicone (B agent) containing tetravinyltetramethylcycloterasiloxane,
Anaerobic blood culture reagent with antibiotic neutralizing ability.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 비색 센서는 이산화탄소 감지 비색 센서인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The anaerobic blood culture reagent with antibiotic neutralizing ability according to claim 1, wherein the colorimetric sensor is a colorimetric sensor for detecting carbon dioxide. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 실리콘은 축합형 또는 부가형 실리콘인 것인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The anaerobic blood culture reagent imparted with antibiotic neutralizing ability according to claim 1, wherein the silicone is condensed type or addition type silicone. 제6항에 있어서, 상기 실리콘은 부가형 실리콘인 것인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The anaerobic blood culture reagent imparted with antibiotic neutralizing ability according to claim 6, wherein the silicone is an addition-type silicone. 제1항에 있어서, 상기 실리콘은 10~20kgf/㎠의 인장 강도, 150~300%의 신장률을 가지는 것인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The anaerobic blood culture reagent with antibiotic neutralizing ability according to claim 1, wherein the silicone has a tensile strength of 10 to 20 kgf/cm2 and an elongation of 150 to 300%. 제1항에 있어서, 상기 실리콘은 비닐 터미네이티드 폴리다이메틸실록산(Vinyl terminated polydimethylsiloxane) 75~80 중량%, 실리카겔(Silica gel) 15~25 중량%, 1,3-다이에테닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 플래티넘 착물(Platinum, 1,3-diethenyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex) 0.001~0.1 중량%를 포함하는 실리콘(A제)과, 비닐 터미네이티드 폴리다이메틸실록산(Vinyl terminated polydimethylsiloxane) 70~80 중량%, 실록산, 실리콘, 다이메틸 및 메틸 하이드로겐(Siloxanes, silicones, dimethyl, methyl hydrogen) 15~25 중량%, 테트라비닐테트라메틸사이클로테라실록산(Tetravinyltetramethylcycloterasiloxane) 1~10 중량%를 포함하는 실리콘(B제)을 혼합한 것인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The method of claim 1, wherein the silicone is 75 to 80% by weight of vinyl terminated polydimethylsiloxane, 15 to 25% by weight of silica gel, and 1,3-diethenyl-1,1. , 3,3-tetramethyldisiloxane platinum complex (Platinum, 1,3-diethenyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex) silicone (Agent A) containing 0.001 to 0.1% by weight, and vinyl terminated 70-80% by weight of vinyl terminated polydimethylsiloxane, 15-25% by weight of siloxanes, silicones, dimethyl, methyl hydrogen, Tetravinyltetramethylcycloterasiloxane ) Anaerobic blood culture reagent with antibiotic neutralizing ability, which is a mixture of 1 to 10% by weight of silicon (agent B). 제9항에 있어서, 상기 실리콘(A제)는 점도가 1∼11(Pa·s)이고, 상기 실리콘(B제)는 점도가 0.1∼10(Pa·s)인 것인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The antibiotic neutralizing ability according to claim 9, wherein the silicone (agent A) has a viscosity of 1 to 11 (Pa·s), and the silicone (agent B) has a viscosity of 0.1 to 10 (Pa·s). Anaerobic blood culture reagent. 제9항에 있어서, 상기 혼합은 실리콘(A제)와 실리콘(B제)를 10:0.5∼1.5의 무게 비율로 혼합한 것인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The anaerobic blood culture reagent with antibiotic neutralizing ability according to claim 9, wherein the mixture is a mixture of silicone (agent A) and silicone (agent B) at a weight ratio of 10:0.5 to 1.5. 제1항에 있어서, 상기 색 지시약은 브로모티몰 블루(bromothymol blue), 페놀프탈레인(phenolphthalein), 티몰 블루(thymol blue), 크실레놀 블루(xylenol blue) 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The method of claim 1, wherein the color indicator includes one or more selected from bromothymol blue, phenolphthalein, thymol blue, and xylenol blue. , Anaerobic blood culture reagent with antibiotic neutralizing ability. 제12항에 있어서, 상기 색 지시약은 브로모티몰 블루(bromothymol blue), 페놀프탈레인(phenolphthalein), 티몰 블루(thymol blue), 크실레놀 블루(xylenol blue)를 혼합한 혼합지시약인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The method of claim 12, wherein the color indicator is a mixed indicator of bromothymol blue, phenolphthalein, thymol blue, and xylenol blue, and imparts antibiotic neutralizing ability. Anaerobic blood culture reagent. 제13항에 있어서, 상기 혼합지시약은 혼합 후 농도가 0.1∼5.3 부피%인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약.The anaerobic blood culture reagent with antibiotic neutralizing ability according to claim 13, wherein the mixing indicator has a concentration of 0.1 to 5.3% by volume after mixing. 제 13항에 있어서, 상기 색 지시약은 70 부피% 글리세롤(glycerol)과 60 부피% 에탄올을 함유한 0.2N NaOH 용액을 처리한 것인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약.The anaerobic blood culture reagent with antibiotic neutralizing ability according to claim 13, wherein the color indicator is prepared by treating a 0.2N NaOH solution containing 70 vol% glycerol and 60 vol% ethanol. 제13항에 있어서, 상기 센서는 상기 색 지시약을 0.01~0.5 부피%을 처리한 것인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The anaerobic blood culture reagent with antibiotic neutralizing ability according to claim 13, wherein the sensor is prepared by processing 0.01 to 0.5% by volume of the color indicator. 제1항에 있어서, 상기 배지는 팬크리틱 다이제스트 오브 카제인(pancreatic digest of casein), 파파익 다이제스트 오브 소이빈(papaic digest of soybean), 이스트 이스트랙트(yest extract), 덱스트로오스(dextrose), 소듐 클로라이드(sodium chloride), 다이베이직 포타슘 포스페이트(dibasic potassium phosphate), 비타민 B1(thiamine), 비타민 B3(nicotinic acid), 비타민 B6(pyridoxine), 비타민 K1, 비타민 K3(menadione), 헤민(hemin), 엘-시스테인(L-cysteine), 소듐 설피트(sodium sulfite), 소듐 티오글리코레이트(sodium thioglycolate) 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 배지인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The method of claim 1, wherein the medium is pancreatic digest of casein, papaic digest of soybean, yeast extract, dextrose, sodium. Sodium chloride, dibasic potassium phosphate, vitamin B 1 (thiamine), vitamin B 3 (nicotinic acid), vitamin B 6 (pyridoxine) , vitamin K 1 , vitamin K 3 (menadione), hemin An anaerobic blood culture reagent with antibiotic neutralizing ability, which is a medium containing one or more selected from hemin, L-cysteine, sodium sulfite, and sodium thioglycolate. . 제1항에 있어서, 상기 항생제는 베타-락탐(β-lactam) 계열, 글라이코펩타이드(glycopeptide) 계열, 아미노글라이코사이드(aminoglycoside) 계열, 테트라사이클린(tetracycline) 계열, 세팔로스포린(cephalosporin) 계열 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있으며, 암피실린(ampicillin), 반코마이신(vancomycin), 젠타마이신(gentamicin), 테트라사이클린(tetracycline), 세포탁심(cefotaxime) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The method of claim 1, wherein the antibiotics are beta-lactam series, glycopeptide series, aminoglycoside series, tetracycline series, and cephalosporin series. It may be any one or more selected from among, and is one or more selected from ampicillin, vancomycin, gentamicin, tetracycline, and cefotaxime, and is given antibiotic neutralizing ability. Anaerobic blood culture reagent. 제1항에 있어서, 상기 미생물은 패혈증 원인균인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The anaerobic blood culture reagent imparted with antibiotic neutralizing ability according to claim 1, wherein the microorganism is a sepsis-causing bacteria. 제1항에 있어서, 상기 혐기성 미생물은 엔테로코쿠스 피칼리스(Enterococcus faecalis) ATCC 29212, 엔테로코쿠스 피시윰(Enterococcus faecium) ATCC 700221, 대장균(Escherichia coli) ATCC 25922, 클렙시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumoniae) ATCC 700603, 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus) ATCC 25923, 스타필로코쿠스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis) ATCC 12228, 스트렙토코쿠스 안지노서스(Streptococcus anginosus) ATCC12395 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The method of claim 1, wherein the anaerobic microorganisms are Enterococcus faecalis ATCC 29212, Enterococcus faecium ATCC 700221, Escherichia coli ATCC 25922, Klebsiella pneumoniae pneumoniae ) ATCC 700603, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Staphylococcus epidermidis ATCC 12228, and Streptococcus anginosus ATCC12395. An anaerobic blood culture reagent with antibiotic neutralizing ability. 제1항에 있어서, 상기 시약은 혐기성 미생물의 생장을 원활하게 하면서도 패혈증 환자의 원인균 유무를 진단하는 데 사용되는 것인, 항생제 중화능이 부여된 혐기성 혈액배양 시약. The anaerobic blood culture reagent with antibiotic neutralizing ability according to claim 1, wherein the reagent facilitates the growth of anaerobic microorganisms and is used to diagnose the presence or absence of causative bacteria in sepsis patients. 제1항, 제4항 및 제6항 내지 제21항 중 어느 한 항의 혐기성 혈액배양 시약을 포함하는, 항생제 중화능이 부여된 패혈증 진단용 시약 조성물.A reagent composition for diagnosing sepsis with antibiotic neutralizing ability, comprising the anaerobic blood culture reagent of any one of claims 1, 4, and 6 to 21. 제1항, 제4항 및 제6항 내지 제21항 중 어느 한 항의 혐기성 혈액배양 시약을 포함하는 패혈증 진단키트. A sepsis diagnostic kit comprising the anaerobic blood culture reagent of any one of claims 1, 4, and 6 to 21. 1) 피진단자로부터 채취된 혈액을 제1항, 제4항 및 제6항 내지 제21항 중 어느 한 항의 혐기성 혈액배양 시약에 혼합하여 혼합액을 얻는 단계;
2) 상기 단계 1)의 혼합액을 배양하는 단계; 및
3) 배양 후 색변화를 확인하는 단계를 포함하고,
비색 센서의 색이 청색 계열에서 노랑, 녹색 또는 황색 계열로 변하는 경우 패혈증인 것으로 판단하는 단계를 포함하는, 패혈증 진단을 위한 정보 제공 방법.
1) mixing the blood collected from the patient with the anaerobic blood culture reagent of any one of items 1, 4, and 6 to 21 to obtain a mixed solution;
2) cultivating the mixed solution of step 1); and
3) It includes the step of checking color change after culturing,
A method of providing information for diagnosing sepsis, including the step of determining that it is sepsis when the color of the colorimetric sensor changes from blue to yellow, green, or yellow.
제24항에 있어서, 상기 단계 2)의 배양은 3~10일 동안 배양하는 것인, 패혈증 진단을 위한 정보 제공 방법. The method of claim 24, wherein the culture in step 2) is cultured for 3 to 10 days. 제24항에 있어서, 상기 단계 3)의 색변화는 육안으로 확인하거나 또는 반사율 수치를 측정하여 확인하는 것인, 패혈증 진단을 위한 정보 제공 방법.
The method of claim 24, wherein the color change in step 3) is confirmed with the naked eye or by measuring reflectance values.
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KR102405920B1 (en) 2021-10-14 2022-06-07 주식회사 휴피트 Microbial growth medium with antibiotic neutralization capability
KR102413155B1 (en) 2021-10-14 2022-06-24 주식회사 휴피트 Microbial growth medium based on carbon dioxide colorimetric sensor for sepsis diagnosis

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Journal of Agricultural and Food Chemistry, 71(5), 2430-2437(2023.01.26.)* *

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