Development of a rapid, point-of-care assay for detecting bacterial pathogens is crucial to reduce the overuse of antibiotics and the spread of multidrug resistance. Herein, we describe a rapid, colorimetric assay based on the precipitation of nanobeads in the presence of Gram-positive bacteria. Vancomycin was immobilized onto colored polystyrene nanobeads to induce specific and multivalent binding with the Gram-positive bacterial cell wall and subsequent agglomeration. Without any pre-processing steps, the addition of various types of Gram-positive pathogens to the nanobeads resulted in the formation of blue precipitates, which could be observed with the naked eye in ~30 min. We also utilize a porous filter system to the assay, which allowed more clear discrimination of the positive signals of the formed precipitates, by reducing background signals from nonspecific agglomeration. We anticipate that the colorimetric nanobead assay can be potentially applied as a rapid and simple sensing platform, and enable point-of-care diagnosis of Gram-positive infections.
항생제의 오남용과 다제내성균의 확산을 막기 위해서 세균병원체에 대한 빠른 진단법의 개발이 매우 중요하다. 본 논문에서 우리는 그람양성균을 효과적으로 빠르게 진단하기 위한 나노입자침전 기반의 비색분석법을 나타냈다. 그람양성균의 세포벽에 특이적인 다가(多價)의 결합을 유도하기 위해 반코마이신을 색을 띄는 폴리스티렌 나노입자의 표면에 고정시켜 그람양성균에 특이적인 나노입자를 합성했다. 어떠한 전처리 과정 없이 다양한 종류의 그람양성균을 그람양성균에 특이적인 나노입자에 가해주면, 파란색 침전이 형성되고 이를 30분 이내에 육안으로 관측할 수 있다. 또한 우리는 다공성 필터 시스템을 비색분석법에 도입하였다. 다공성 필터 시스템을 도입함으로써 비특이적인 응집에 의해 발생되는 배경신호를 줄일 수 있고 이를 통해 형성된 침전으로부터 발생되는 신호를 뚜렷하게 구별할 수 있어, 그람양성균 진단 감도를 더 높일 수 있었다. 본 논문에서 소개한 그람양성균 특이적인 나노입자를 이용한 비색분석법은 빠르고 간편한 진단 방법으로 이용될 수 있는 가능성이 있으며, 현장에서 즉석으로 그람양성균 감염을 진단할 수 있는 시스템으로 이용될 수 있다.
