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1. WO2020136595 - FAST AND PORTABLE MICROFLUIDIC DETECTION SYSTEM AS AN ALTERNATIVE TO SALMONELLA'S CLASSICAL CULTURE METHOD

Publication Number WO/2020/136595
Publication Date 02.07.2020
International Application No. PCT/IB2019/061357
International Filing Date 25.12.2019
Chapter 2 Demand Filed 22.10.2020
IPC
C12Q 1/689 2018.01
CCHEMISTRY; METALLURGY
12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
1Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
68involving nucleic acids
6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
6888for detection or identification of organisms
689for bacteria
C12Q 1/6853 2018.01
CCHEMISTRY; METALLURGY
12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
1Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
68involving nucleic acids
6844Nucleic acid amplification reactions
6853using modified primers or templates
B01L 3/00 2006.01
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
3Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
CPC
B01L 2300/0816
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
2300Additional constructional details
08Geometry, shape and general structure
0809rectangular shaped
0816Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
B01L 2300/0825
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
2300Additional constructional details
08Geometry, shape and general structure
0809rectangular shaped
0825Test strips
B01L 2400/0406
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
2400Moving or stopping fluids
04Moving fluids with specific forces or mechanical means
0403specific forces
0406capillary forces
B01L 2400/0457
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
2400Moving or stopping fluids
04Moving fluids with specific forces or mechanical means
0403specific forces
0457passive flow or gravitation
B01L 3/502715
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
3Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware
50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
502with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
5027by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
502715characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
B01L 7/52
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
7Heating or cooling apparatus
52with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
Applicants
  • TUBITAK [TR]/[TR]
Inventors
  • AĞEL, Hatice Esra
  • YILMAZ, Şaban
  • SAĞCAN, Hasan
Priority Data
TR 2018/2038825.12.2018TR
Publication Language English (EN)
Filing Language English (EN)
Designated States
Title
(EN) FAST AND PORTABLE MICROFLUIDIC DETECTION SYSTEM AS AN ALTERNATIVE TO SALMONELLA'S CLASSICAL CULTURE METHOD
(FR) SYSTÈME DE DÉTECTION MICROFLUIDIQUE RAPIDE ET PORTABLE EN TANT QU'ALTERNATIVE AU PROCÉDÉ DE CULTURE CLASSIQUE DE SALMONELLA
Abstract
(EN)
Every year, approximately 94 million cases of Salmonella gastroenteritis, with 155000 deaths, are reported each year and 85% of them reported to be food-borne. Investigation of the foods whether they are clean for Salmonella and sensitivity, easy applicability, absence of false positivity and negativity and the speed are the features sought in the analysis method for this investigation. It is not desirable for analysis to detect the presence of dead bacteria in food. Although the final product does not contain microbiologically harmful live bacteria during the food process, the detection of dead bacteria transmitted before the process causes the food product to be unfairly diagnosed as harmful. To prevent this situation, the analysis kits depending on molecular methods, increase their microorganism detection levels up to to 104 while reducing their sensitivity. Since the molecular methods cannot discriminate dead and live organisms, a confirmation test is required to prove that the positive result of the analysis belongs to the live bacteria in the food, which results in additional cost and time loss. In the same way, it is necessary to verify whether the colonies that grow in the gold standard culture method, belong to Salmonella bacteria. In the developed system; 105 dead bacterial DNA is eliminated in the food to prevent false positive results and the minimum detection limit is 10 bacteria. Also, in developed system, 4 primers specific to 6 regions of DNA are used. Therefore, the specificity of the method is very high (99.9%) and no verification test is needed. Since PCR systems require a device with complex temperature control units, they can make analysis in a laboratory-dependent manner. In the proposed system, DNA is amplified at constant temperature; no temperature cycle is required, therefore no complex instrument and laboratory infrastructure are required. All the procedures can be easily performed outside the laboratory on a portable mini-heater where pre-enrichment, DNA isolation from the sample and PCR steps are performed. For molecular analyses, the device is required to display the result of imaging or analysis. In the developed method, DNAs amplified by the loop-mediated isothermal DNA amplification method, are hybridized and combined with the labeled probe and then can be read by lateral flow method with the naked eye. As the results are visible by eye, no additional device is required. The classical culture method is accepted as the gold standard, but the duration of analysis is 7 days for positive samples, 3 days with verification test, for the molecular methods, and 5.5 hours including pre-enrichment time in the developed system.
(FR)
Chaque année, environ 94 millions de cas de gastro-entérite à Salmonella, provoquant 155'000 morts, sont rapportés et 85 % d'entre eux sont transmis par des aliments. L'objet de la présente invention est d'analyser des aliments afin de déterminer si ils sont libres de Salmonella; pouvoir obtenir une bonne sensibilité, une applicabilité facile, une absence de faux positifs et négatifs et un procédé rapide sont les caractéristiques recherchées dans le procédé d'analyse pour cette investigation. Il n'est pas souhaitable pour l'analyse de détecter la présence de bactéries mortes dans les aliments. Bien que le produit final ne contient pas de bactéries vivantes microbiologiquement dangereuses pendant le processus alimentaire, la détection de bactéries mortes transmises avant le processus amène le produit alimentaire à être diagnostiqué comme étant nocif. Pour éviter cette situation, les kits d'analyse, en fonction des procédés moléculaires, augmentent leurs niveau de détection de microorganismes jusqu'à 104, ce qui réduit leur sensibilité. Etant donné que les procédés moléculaires ne peuvent pas distinguer les organismes morts des vivants, un test de confirmation est nécessaire pour prouver que le résultat positif de l'analyse appartient aux bactéries vivantes dans l'aliment, ce qui entraîne un coût et une perte de temps supplémentaires. De la même manière, il est nécessaire de vérifier si les colonies qui croissent dans le procédé de culture standard de référence appartiennent à des bactéries Salmonella. Dans le système développé, 105 ADN bactériens morts sont éliminé dans l'aliment pour empêcher des faux positifs et la limite de détection minimale est de 10 bactéries. En outre, dans un système développé, 4 amorces spécifiques à 6 régions d'ADN sont utilisées. Par conséquent, la spécificité du procédé est très élevée (99,9 %) et aucun test de vérification n'est nécessaire. Etant donné que les systèmes de PCR nécessitent un dispositif avec des unités de régulation de température complexes, l'analyse doit être effectuée dans un laboratoire. Dans le système proposé, l'ADN est amplifié à température constante; aucun cycle de température n'est nécessaire, ce qui permet de ne pas nécessiter d'instrument complexe ni d'infrastructure de laboratoire. Toutes les procédures peuvent être facilement réalisées à l'extérieur du laboratoire sur un mini-dispositif de chauffage portable où un pré-enrichissement, un isolement d'ADN à partir des étapes d'échantillon et de PCR sont effectués. Pour des analyses moléculaires, le dispositif est nécessaire pour afficher le résultat de l'imagerie ou de l'analyse. Dans le procédé développé, les ADN amplifiés par le procédé d'amplification d'ADN isotherme à médiation par boucle, sont hybridés et combinés avec la sonde marquée et peuvent ensuite être lus par un procédé de flux latéral à l'oeil nu. Etant donné que les résultats sont visibles à l'oeil nu, aucun dispositif supplémentaire n'est nécessaire. Le procédé de culture classique est accepté comme standard de référence, mais la durée d'analyse est de 7 jours pour des échantillons positifs, 3 jours avec un test de vérification, pour les procédés moléculaires, et 5,5 heures comprenant le temps de pré-enrichissement dans le système développé.
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