Χρήση μεμβρανικά τροποποιημένων βακτηρίων Lactobacillus brevis για την ανάπτυξη κυτταρικών βιοαισθητήρων ανίχνευσης φυτοφαρμάκων

Abstract

Στην παρούσα εργασία περιγράφεται η ανάπτυξη μια βασικής δομής κυτταρικού βιοαισθητήρα, βασιζόμενου στη μέθοδο Βιοηλεκτρικής Αναγνώρισης (Bioelectric Recognition Assay - BERA) ο οποίος θα μπορεί να ανιχνεύει σε ελάχιστο χρόνο και με ικανοποιητική ευαισθησία υπολείμματα από τα φυτοπροστατευτικά σκευάσματα: carbendazim, triclopyr, 2-orthopolyphenol και MCPA. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν μεμβρανικά τροποποιημένα βακτηριακά κύτταρα Lactobacillus brevis., αποσκοπώντας στην ανάπτυξη κυτταρικών στοιχείων βιοαναγνώρισης με χαμηλότερο κόστος και υψηλή αποθηκευσιμότητα. Η διαδικασία της μεμβρανικής μηχανικής επιτυγχάνεται με την ηλεκτροεισαγωγή αντισωμάτων στις μεμβράνες των κυττάρων, μέσω της ηλεκτροπόρωσης. Συνολικά μελετήθηκε η απόκριση των κυτταρικών βιοαισθητήρων σε συγκεντρώσεις MRL και 2Χ MRL, πέραν του μάρτυρα. H ανίχνευση βασίστηκε στη μέτρηση των μεταβολών της ηλεκτρικής απόκρισης των τροποποιημένων κυττάρων, σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας της μεθόδου BERA. Συνοψίζοντας, αξίζει να αναφερθεί ότι τα αποτελέσματα της μεταπτυχιακής μελέτης αυτής προσφέρουν νέες προοπτικές στον τομέα των κυτταρικών βιοαισθητήρων για την ανάλυση υπολειμμάτων φυτοφαρμάκων. Έτσι δημιουργείται μία ακόμα προϋπόθεση για τη δυνητική ανάπτυξη οικονομικότερων και πρακτικότερων κυτταρικών βιοαισθητήρων σε εμπορική κλίμακα στην Ελλάδα.

In this study, we developed a cellular biosensor for the detection of residues of four(4) pesticides: carbendazim, triclopyr, 2-polyphenol and mcpa. The biosensor was based on the principle of the bioelectric recognition assay (BERA), with the purpose to detect the target analyte in minimum time and with adequate accuracy. For this purpose, we used membraneengineered

bacterial cells of Lactobacillus brevis., in order to achieve low cost and high storability of the cellular biorecognition elements The membrane-engineering process is achieved by mechanical electro insertion of antibodies in cell membrane using electroporation. We studied the response of cell biosensors in two of the Minimum Residue Level (MRL) concentrations of pesticides, 1xMRL and 2xMRL. The detection of pesticides was based on the measurement of changes in electrical response of the modified cells according to the principle of the test BERA. To sum up, it is worth mentioning that the results of this study give new perspectives at the field of cellular biosensors for the detection of pesticides residues. Thus, it sets the grounds for the potential development for less expensive and more practical cellular biosensors from the labscale to the commercial scale in Greece.