ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА БАКТЕРИЙ МЕТОДОМ ГКР-СПЕКТРОСКОПИИ1

Обложка
  • Авторы: Буров А.М.1, Крючкова Е.В.1, Хлебцов Б.Н.1, Завьялова Е.Г.2
  • Учреждения:
    1. Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской академии наук – обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федеральный исследовательский центр «Саратовский научный центр РАН»
    2. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
  • Выпуск: Том 87, № 6 (2025)
  • Страницы: 630–641
  • Раздел: Статьи
  • Статья получена: 27.01.2026
  • Статья опубликована: 15.11.2025
  • URL: https://journal-vniispk.ru/0023-2912/article/view/376451
  • DOI: https://doi.org/10.7868/S3034543X25060041
  • ID: 376451

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Традиционные методы количественной идентификации бактерий требуют значительных временных затрат, что существенно ограничивает их оперативность. В данной работе предложена быстрая и простая методика определения числа бактериальных клеток S. aureus 209p и E. coli K12, меченных наночастицами разной морфологии (наностержни и нанозвезды), модифицированных 4-нитротиофенолом на основе непрямой спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния. Показана зависимость увеличения сигнала гигантского комбинационного рассеяния от количества бактериальных клеток, меченных наночастицами. Разработанная методика демонстрировала хорошую работоспособность как для варианта прямого измерения сигнала от свежеприготовленного комплекса, так и для осадка клеток после центрифугирования. Наиболее статистически достоверные результаты получены при использовании золотых нанозвезд в условиях прямого безосадочного измерения сигнала гигантского комбинационного рассеяния от комплекса с бактериями.

Об авторах

А. М. Буров

Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской академии наук – обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федеральный исследовательский центр «Саратовский научный центр РАН»

Саратов, Россия

Е. В. Крючкова

Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской академии наук – обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федеральный исследовательский центр «Саратовский научный центр РАН»

Саратов, Россия

Б. Н. Хлебцов

Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской академии наук – обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федеральный исследовательский центр «Саратовский научный центр РАН»

Email: Khlebtsov-b@ibppmu.ru
Саратов, Россия

Е. Г. Завьялова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Москва, Россия

Список литературы

  1. La Rosa R., Johansen H.K., Molin S. Persistent bacterial infections, antibiotic treatment failure, and microbial adaptive evolution // Antibiotics. 2022. V. 11. № 3. P. 419. https://doi.org/10.3390/antibiotics11030419
  2. Eubank T.A., Long S.W., Perez K.K. Role of rapid diagnostics in diagnosis and management of patients with sepsis free // The Journal of Infectious Diseases. 2020. V. 222. № 2. P. S103—S109. https://doi.org/10.1093/infdis/jiaa263
  3. Kabiraz M.P., Majumdar P.R., Mahmud M.C., Bhowmik S., Ali. A. Conventional and advanced detection techniques of foodborne pathogens: a comprehensive review // Heliyon. 2023. V. 9. № 4. P. e15482. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e15482
  4. Skogman M.E., Vuorela P.M., Fallarero A. Combining biofilm matrix measurements with biomass and viability assays in susceptibility assessments of antimicrobials against Staphylococcus aureus biofilms //The Journal of Antibiotics. 2012. V. 65. P. 453—459. https://doi.org/10.1038/ja.2012.49
  5. Zhang K., Cheng L., Imazato S., Antonucci J.M., Lin N.J., Lin-Gibson S., Bai Y., Xu H.H.K. Effects of dual antibacterial agents MDPB and nano-silver in primer on microcosm biofilm, cytotoxicity and dentine bond properties // J. Dent. 2013. V. 41. № 5. P. 464—474. https://doi.org/10.1016/j.jdent.2013.02.001
  6. Dudak F.C., Boyaci I.H. Rapid and label-free bacteria detection by surface plasmon resonance (SPR) biosensors // Biotechnol. J. 2009. V. 4. № 7. P. 1003—1011. https://doi.org/10.1002/biot.200800316
  7. Koseki S., Nonaka J. Alternative approach to modeling bacterial lag time, using logistic regression as a function of time, temperature, pH, and sodium chloride concentration // Appl. Environ. Microbiol. 2012. V. 78. № 17. P. 6103—6112. https://doi.org/10.1128/AEM.01245-12
  8. Schacht VJ., Neumann L.V., Sandhi S.K., Chen L., Henning T., Klar P.J., Theophel K., Schnell S., Bunge M. Effects of silver nanoparticles on microbial growth dynamics // J. Appl. Microbiol. 2013. V. 114. N. 1. P. 25-35. https://doi.org/10.1111/jam.12000
  9. Vital M., Dignum M., Magic-Knezev A., Ross P., Rietveld L., Hammes F. Flow cytometry and adenosine triphosphate analysis: alternative possibilities to evaluate major bacteriological changes in drinking water treatment and distribution systems // Water Res. 2012. V. 46. N. 15. P. 4665-4676. https://doi.org/10.1016/j.watres.2012.06.010
  10. Zahavy E., Ber R., Gur D., Abramovich H., Freeman E., Maoz S., Yitzhaki S. Application of nanoparticles for the detection and sorting of pathogenic bacteria by flow-cytometry // Adv. Exp. Med. Biol. 2012. V. 733. P. 23-36. https://doi.org/10.1007/978-94-007-2555-3_3
  11. Rodriguez L., Zhang Zh., Wang D. Recent advances of Raman spectroscopy for the analysis of bacteria // Analytical Science Advances. 2023. V. 4. N. 3-4. P. 81-95. https://doi.org/10.1002/ansa.202200066
  12. Zhou X., Hu Z., Yang D., Xie Sh., Jiang Zh., Niessner R., Haisch C., Zhou H., Sun P. Bacteria detection: from powerful SERS to its advanced compatible techniques // Advanced Science. 2020. V. 7. N. 23. P. 2001739. https://doi.org/10.1002/advs.202001739
  13. Tadesse L.F., Safir F., Ho C.-S., Hasbach X., Khuri-Yakub B., Jeffrey S.S., Saleh A.A.E., Dionne J. Toward rapid infectious disease diagnosis with advances in surface-enhanced Raman spectroscopy // J. Chem. Phys. 2020. V. 152. P. 240902. https://doi.org/10.1063/1.5142767
  14. Yi J., You E.-M., Hu R., Wu D.-Y., et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy: a half-century historical perspective // Chem. Soc. Rev. 2025. V. 54. P. 1453-1551. https://doi.org/10.1039/D4CS00883A
  15. Nazarovskaia D.A., Domin P.A., Gyupenen O.D., Tsinaikin I.I., Ermolaeva S.A., Gonchar K.A., Osminkina L.A. Advanced bacterial detection with SERS-active gold- and silver-coated porous silicon nanowires // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. V. 87 (Suppl 1). 2023. V. 87. P. S41-546. https://doi.org/10.1134/S1062873823704385
  16. Liu H., Gao X., Xu Ch. SERS tags for biomedical detection and bioimaging // Theranostics. 2022. V. 12. N. 4. P. 1870-1903. https://doi.org/10.7150/thno.66859
  17. Nikoobakht B., El-Sayed M.A. Preparation and growth mechanism of gold nanorods (NRs) using seed-mediated growth method // Chem. Mater. 2003. V. 15. N. 10. P. 1957-1962. https://doi.org/10.1021/cm0207321
  18. Khoury C.G., Vo-Dinh T. Gold nanostars for surface-enhanced Raman scattering: synthesis, characterization and optimization // J. Phys. Chem. C. Nanomater Interfaces. 2008. V. 112. P. 18849-18859. https://doi.org/10.1021/jp8054747
  19. Дыкман Л.А., Богатырев В.А., Щеголев С.Ю., Хлебцов Н.Г. Золотые наночастицы: синтез, свойства, биомедицинское применение. 2008. 319 с.
  20. Иноземцева О.А., Приходженко Е.С., Карташова А.М., Тюнина Ю.А., Захаревич А.М., Буров А.М., Хлебцов Б.Н. ГКР-метки на основе силикатных микрочастиц с адсорбированными золотыми наноэвздами // Коллоидный журнал. 2024. T. 86. N. 6. C. 742-755. https://doi.org/10.31857/S0023291224060078
  21. Khlebtsov B.N., Khanadeev V.A., Ye J., Sukhorukov G.B., Khlebtsov N.G. Overgrowth of gold nanorods by using a binary surfactant mixture // Langmuir. 2014. V. 30. N. 6. P. 1696-1703. https://doi.org/10.1021/la404399n
  22. Khlebtsov N.G., Lin L., Khlebtsov B.N., Ye J. Gap-enhanced Raman tags: fabrication, optical properties, and theranostic applications // Theranostics. 2020. V. 10. N. 5. P. 2067-2094. https://doi.org/10.7150/thno.39968
  23. Khlebtsov B., Khanadeev V., Pylaev T., Khlebtsov N. A new T-matrix solvable model for nanorods: TEM-based ensemble simulations supported by experiments // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. N. 14. P. 6317-6323. https://doi.org/10.1021/jp2000078
  24. Khlebtsov B.N., Khanadeev V.A., Burov A.M., Le Ru E.C., Khlebtsov N.G. Reexamination of surface-enhanced Raman scattering from gold nanorods as a function of aspect ratio // J. Phys. Chem. C. 2020. V. 124. N. 19. P. 10647-10658. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c00991

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА БАКТЕРИЙ МЕТОДОМ ГКР-СПЕКТРОСКОПИИ
Скачать (373KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).