研發可辨識綠膿桿菌及具有P菌毛的大腸桿菌的磁性奈米探針

Abstract

由細菌引發尿道感染的病患中，有80 %的案例是由大腸桿菌所引起的。尿道感染的主要症狀有膀胱炎及腎盂腎炎，腎盂腎炎主要是由含有P菌毛之大腸桿菌，親和黏附於腎臟上皮細胞表面的Gal(α1-4)Galβ而致病。鴿卵白蛋白的結構上，富含末端為Gal (α1-4)Galβ的醣序列，因此可以用來辨認具有P菌毛的大腸桿菌。 本論文首先證明鴿卵白蛋白為磷酸化蛋白質後，利用蛋白質上的磷酸基團與氧化鋁的親和力將鴿卵白蛋白修飾在表面包覆有氧化鋁的氧化鐵磁性奈米粒子(Fe3O4@Al2O3)表面，修飾過程利用微波加熱30秒即可完成鴿卵白蛋白在Fe3O4@Al2O3奈米粒子之修飾，並以此探針為親和辨識具有P菌毛之大腸桿菌。由穿透式電子顯微鏡影像觀察發現，此磁性探針可成功辨識具有P菌毛之大腸桿菌；然而無法表達P菌毛的大腸桿菌，則無法被此磁性探針所辨識，因而在穿透式電子顯微鏡觀察下只能看到奈米粒子。 本論文進一步將此探針用於萃取混合菌液樣品中之目標細菌，並以基質輔助雷射脫附游離質譜法為分析方法，可根據細菌在質譜上所出現的離子峰分布，當作辨認不同菌種的參考，由實驗結果發現此探針確會辨識具P菌毛之大腸桿菌，而且實驗中也成功測試了其他三種不同亞種但均具P菌毛之大腸桿菌菌種(J96、BOS117、LOW31)。除此之外，此探針也被用於辨識含複雜基質的尿液樣品中具P菌毛之大腸桿菌，而此功能化探針結合質譜分析的偵測極限約為9.6 × 104 cfu/mL；而除了大腸桿菌外，此奈米探針亦可透過Gal (α1-4)Galβ有效親和表面含有PA-I凝集蛋白的綠膿桿菌。 在本論文中已成功設計了一種可辨識具P菌毛的大腸桿菌及綠膿桿菌，結合基質輔助雷射脫附游離質譜法應可實際應用於快速確認此類菌種。