Impedancia áramlási citometria és felhasználása az élelmiszer-feldolgozási környezetek megfigyelésében

Impedancia-áramlási citometria alkalmazása a sejtek és a maradék részecskék számlálására egyaránt

Az impedancia-áramlási citometria a Coulter részecskeszámlálók alapjául szolgáló technológiából származik, amelyek az elektrolitok által az elektrolitok elmozdulása által okozott impedancia-változások alapján képesek az elektrolitokban szuszpendált részecskék méretezésére és számlálására. Az impedancia-áramlási citometria azáltal, hogy egyszerre több frekvenciát mér minden egyes áthaladó részecske esetében, nemcsak a méret, hanem az elektromos tulajdonságok alapján is képes megkülönböztetni a részecskéket. Ez az áramlási citometria hatékony változata, mivel nagyon robusztus, és olyan sejtjellemzők értékelésére is használható, amelyek egyébként molekuláris címkék használata nélkül nem mérhetők, mint például a sejtmembrán integritása. Ezért az impedancia-áramlási citométer lézer helyett váltakozó áramot használ, amelynek változó frekvenciái lehetővé teszik, hogy a készülék érzékelje, mérje a membránnal érintkező sejtek és egyéb részecskék méretét és külön számolja őket. Más áramlási citometriai eszközökkel összehasonlítva az impedancia-áramlási citométerek könnyűek, hordozhatóak és akkumulátorral működtethetők, így ott használhatók, ahol a mintát veszik.

Hogyan különböztetik meg az impedancia-áramlási citométerek a sejteket más részecskéktől?

Az impedancia-áramlási citometria a sejtmembrán és a citoplazma egyedi elektromágneses tulajdonságait használja ki a baktériumok és más részecskék megkülönböztetésére. A sejtmembrán és a citoplazma a mintában lévő más részecskéktől eltérő módon befolyásolja az elektromos mezőt. Egy fém (vezető) részecskéket, nem vezető részecskéket és ép sejteket használó példa szemlélteti a legvilágosabban ezt az elvet. Az elektromos tér frekvenciájától függetlenül a fémes részecskék vezetőképessége lehetővé teszi az elektromos tér akadálytalan áthaladását. Ezzel szemben a nem vezető részecskék, mint például a polisztirol, ellenállnak az elektromos mezőnek; az áram csak a folyékony közegben halad előre, ami az áramlási csatornában lévő részecskékkel korreláló, mérhető térfogateltolódáshoz vezet. Az ép sejtek azonban egyedülállóak abban a tekintetben, hogy az elektromos tér frekvenciájától függően nem vezető és fémes részecskékhez egyaránt hasonlítanak. Alacsony frekvenciákon a sejtmembrán szigetelő tulajdonsága megakadályozza, hogy az elektromos mező áthatoljon rajta, ami ugyanolyan elmozduláshoz vezet, mint a nem vezető részecskék esetében. Magasabb frekvenciák azonban részben képesek áthatolni a membránon; mint ilyenek, a sejtek vezetőképessége a fémrészecskékhez hasonló. Az impedancia-áramlási citométerek mikroelektródái alacsony és magas frekvencián is mezőt generálnak, így a készülék képes érzékelni a vezetőképesség és az ellenállás e változásait, és azokat pontos számban az ép sejtekhez vagy más részecskékhez rendelni. A detektor a célpontot baktériumként azonosítja az impedancia vagy a vezetőképesség változó mértéke alapján ezeken a frekvenciákon. A felhasználó ezután az ép sejtek és egyéb részecskék külön-külön számolását kapja meg.

Hogyan hasonlítható össze az impedancia áramlási citometria a kulturális módszerekkel?

A kulturális módszerek, különösen az agarlemezek használata, az élelmiszer-feldolgozó környezetek higiéniájának hagyományos megközelítése. A kulturális módszereknek azonban, bár jól beváltak, számos hátrányuk van a gyorsaság és a hatókör tekintetében. A kulturális módszerek lassúak, egy és tíz nap közötti időre van szükségük ahhoz, hogy a baktériumok megszámlálható kolóniákká növekedjenek. Ezek a módszerek csak azt mérik, ami egy adott vizsgálat adott körülményei között tenyészthető; egy faj vagy más baktériumcsoport egy adott agar vagy folyékony táptalaj, pontos hőmérséklet, fényerősség vagy páratartalom mellett, hogy csak néhány változót említsünk. A tenyésztési módszerek nem állíthatják, hogy a mintában lévő összes baktériumot átfogóan mérik. A mikrobiológiában jól ismert "nagy lemezszámlálási anomália" azt mutatja, hogy a tenyésztéssel az élőhelyen lévő baktériumoknak csak egy kis töredéke nyerhető ki. Az életképes, de nem tenyészthető (VBNC) állapotban lévő baktériumok élnek, de stressz, sajátosságok vagy nem optimális környezeti tényezők miatt nem tudnak agaron vagy folyékony táptalajon növekedni. Bizonyos esetekben az újraélesztés után tenyészthetők, ami szintén időigényes folyamat. Egyes patogén baktériumok, mint például az E. coli O157, ismert, hogy VBNC állapotba kerülnek, hogy aztán a tápláléklánc későbbi szakaszaiban vagy az emberi gazdákban a lenyelést követően elszaporodjanak.Továbbá az anaerob és mikroaerofil baktériumok oxigén hiányát, illetve a normál légköri viszonyoknál alacsonyabb oxigénszintet igényelnek. Az e csoportokba tartozó, tenyészthető baktériumok speciális inkubációs körülményeket igényelnek, ami növeli az analitikai vizsgálatok költségeit. Az impedancia-áramlási citométerek az áramlási csatornán áthaladó összes baktériumot megszámlálják, függetlenül azok állapotától (tenyészthető, VBNC, nem tenyészthető, nyugalmi állapotban) vagy növekedési követelményeitől. Az ilyen közvetlen, azonnali mennyiségi meghatározás kiszélesíti a higiéniai ellenőrzési program alkalmazási körét; az impedancia áramlási citometriával olyan baktériumok is célba vehetők, amelyek csak akkor szaporodnak, amikor érintkezésbe kerülnek az élelmiszerrel vagy a potenciális gazdaszervezettel. Lehetővé teszi továbbá az azonnali intézkedést, ha a tisztítás és fertőtlenítés nem a terv szerint halad.