Rakitan awan nanopartikel magnetik multifungsi untuk penangkapan bakteri di tempat dan isolasi DNA mikroba

Kami menyelidiki pembentukan rakitan partikel nano magnetik tersuspensi (MNP) (M-clouds) dan penggunaannya untuk di tempat penangkapan bakteri dan ekstraksi DNA. Awan-M diperoleh sebagai hasil dari variasi kerapatan medan magnet saat memagnetisasi susunan pilar mikro yang dilapisi dengan lapisan NiP feromagnetik yang lembut. Simulasi numerik menunjukkan bahwa gradien dalam medan magnet yang diciptakan oleh pilar empat kali lipat lebih tinggi daripada gradien yang dihasilkan oleh magnet eksternal. Oleh karena itu, pilar berfungsi sebagai satu-satunya situs penangkapan magnetis untuk MNP yang menumpuk di sisi berlawanan dari setiap pilar yang menghadap magnet. Terdiri dari MNP yang teragregasi secara longgar, M-cloud dapat berfungsi sebagai matriks penangkapan berpori untuk analit target yang mengalir melalui array. Konsep ini ditunjukkan dengan menggunakan M-cloud multifungsi yang terdiri dari NP imunomagnetik (iMNPs) untuk menangkap Escherichia coli O157:H7 dari air sungai bersama dengan NP berlapis silika untuk isolasi selanjutnya dan pemurnian DNA mikroba yang dilepaskan pada lisis bakteri. Pencitraan mikroskop confocal dari iMNP berlabel fluoresensi dan E. coli O157:H7 mengungkapkan bahwa bakteri terperangkap di wilayah awan-M di antara mikropilar. Penilaian kuantitatif dari di tempat penangkapan bakteri, lisis dan isolasi DNA menggunakan reaksi berantai polimerase waktu nyata menunjukkan korelasi linier antara output DNA dan konsentrasi bakteri input, sehingga memungkinkan untuk mengkonfirmasi E. coli 0157:H7 jam 10³ sel per mL. Metode M-cloud lebih lanjut memberikan satu urutan besarnya konsentrasi keluaran DNA yang lebih tinggi daripada inkubasi sampel dengan iMNP dalam tabung untuk periode waktu yang setara (misalnya, 10 menit). Hasil dari pengujian yang dilakukan dengan adanya Listeria monocytogenes (pada 10⁶ sel per mL masing-masing) menunjukkan bahwa organisme non-target tidak mempengaruhi on-chip E. coli penangkapan, efisiensi ekstraksi DNA dan kualitas sampel yang dielusi.