Umeå universitets logga

umu.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
A lab-on-a-chip utilizing microwaves for bacterial spore disruption and detection
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysik. Faculty of Electrical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran.ORCID-id: 0000-0002-4843-5164
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysik.ORCID-id: 0000-0002-1303-0327
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysik.ORCID-id: 0000-0002-0168-0197
Department of Paraclinical Sciences, Faculty of Veterinary Medicine, Norwegian University of Life Sciences, Ås, Norway.ORCID-id: 0000-0001-5373-0590
Visa övriga samt affilieringar
2023 (Engelska)Ingår i: Biosensors & bioelectronics, ISSN 0956-5663, E-ISSN 1873-4235, Vol. 231, artikel-id 115284Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Bacterial spores are problematic in agriculture, the food industry, and healthcare, with the fallout costs from spore-related contamination being very high. Spores are difficult to detect since they are resistant to many of the bacterial disruption techniques used to bring out the biomarkers necessary for detection. Because of this, effective and practical spore disruption methods are desirable. In this study, we demonstrate the efficiency of a compact microfluidic lab-on-chip built around a coplanar waveguide (CPW) operating at 2.45 GHz. We show that the CPW generates an electric field hotspot of ∼10 kV/m, comparable to that of a commercial microwave oven, while using only 1.2 W of input power and thus resulting in negligible sample heating. Spores passing through the microfluidic channel are disrupted by the electric field and release calcium dipicolic acid (CaDPA), a biomarker molecule present alongside DNA in the spore core. We show that it is possible to detect this disruption in a bulk spore suspension using fluorescence spectroscopy. We then use laser tweezers Raman spectroscopy (LTRS) to show the loss of CaDPA on an individual spore level and that the loss increases with irradiation power. Only 22% of the spores contain CaDPA after exposure to 1.2 W input power, compared to 71% of the untreated control spores. Additionally, spores exposed to microwaves appear visibly disrupted when imaged using scanning electron microscopy (SEM). Overall, this study shows the advantages of using a CPW for disrupting spores for biomarker release and detection.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Elsevier, 2023. Vol. 231, artikel-id 115284
Nyckelord [en]
Raman spectroscopy, Fluorescence sep CaDPA, Waveguide, Biomarker, Bacillus
Nationell ämneskategori
Annan fysik Annan elektroteknik och elektronik Biofysik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:umu:diva-206257DOI: 10.1016/j.bios.2023.115284ISI: 000980707400001PubMedID: 37031508Scopus ID: 2-s2.0-85151660389OAI: oai:DiVA.org:umu-206257DiVA, id: diva2:1748097
Ingår i projekt
Biofysikaliska och fysiokemiska fingeravtryck av enskilda bakteriesporer, Vetenskapsrådet
Forskningsfinansiär
Vetenskapsrådet, 2019-04016Stiftelsen för strategisk forskning (SSF)Kempestiftelserna, JCK-1916.2Försvarsmakten, 470-A400821Tillgänglig från: 2023-04-01 Skapad: 2023-04-01 Senast uppdaterad: 2023-09-05Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(3843 kB)161 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT02.pdfFilstorlek 3843 kBChecksumma SHA-512
004166b41609707501b5280743c2085e8ac4e2c49bdae53a97a1d5ec8ca9a73aed76b0886266de0dc332251b1e08fc3c1172cc84497bf0db850a58376e4612f0
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextPubMedScopus

Person

Valijam, ShayanNilsson, DanielÖberg, RasmusAndersson, MagnusMalyshev, Dmitry

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Valijam, ShayanNilsson, DanielÖberg, RasmusAlbertsdóttir Jonsmoen, Unni LisePorch, AdrianAndersson, MagnusMalyshev, Dmitry
Av organisationen
Institutionen för fysikUmeå Centre for Microbial Research (UCMR)
I samma tidskrift
Biosensors & bioelectronics
Annan fysikAnnan elektroteknik och elektronikBiofysik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 178 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
pubmed
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
pubmed
urn-nbn
Totalt: 214 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf