기후 변화로 인한 해양 온도 상승으로 해양생물독소의 발생 빈도가 점점 증가하고 있으며, 이는 식품 안전과 공 중 보건에 중대한 위협을 가하고 있다. 해양생물독소를 검 출하기 위한 기존의 방법인 마우스 생체검사(MBA), 고성 능 액체 크로마토그래피(HPLC), 액체 크로마토그래피-질 량 분석법(LC-MS) 등은 절차가 오래 걸리고 비용이 많이 든다는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안 으로 바이오센서 기술이 유망한 해결책으로 부상하고 있 다. 이러한 바이오센서는 세포, 항체, 압타머, 펩타이드와 같은 바이오리셉터를 이용해 해양생물독소를 신속하고 정 확하게 검출한다. 본 리뷰에서는 다양한 종류의 바이오리 셉터를 논의하고, 해양생물독소 검출을 위한 바이오센서 기술의 최근 발전을 탐구한다. 또한, 이러한 바이오리셉터 의 장점을 강조하며, 해양생물독소 검출을 위한 바이오센 서 성능 향상을 위한 미래 연구 방향을 고려한다.

In this research, reduced graphene oxide/polypyrrole (rGO/PPy) particles were synthesized and used to measure the amount of dopamine (DA) electrochemically. The obtained rGO/PPy particle was characterized by Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FTIR), UV–Visible Spectrophotometer (UV–Vis), and X-Ray Diffraction Diffractometry (XRD). To investigate the DA sensor performance, cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV) were used to acquire electrochemical measurements of the sensor. Current values of 1.65 and 5.9 mA were observed in the CV at 0.2 mM and 1.2 mM concentrations of target molecule, respectively. Under optimized conditions, the linear calibration plots were found to exhibit significant sensitivity in the linear range of 0.2 and 1.2 mM, with a corresponding detection limit of 0.061 μM for DA. The results obtained were similar to the sensor results of DA made using precious metals. This work was a demonstration of the feasibility of high-sensitivity electrochemical analysis with conductive carbon materials without the use of precious metals. It was also observed that the cost-effective rGO/PPy exhibited a very high potential for DA detection.

Background: Single nucleotide polymorphisms (SNPs) are widely used genetic markers with applications in human disease diagnostics, animal breeding, and evolutionary studies, but existing genotyping methods can be labor-intensive and costly. The aim of this study is to develop a simple and rapid method for identification of a single nucleotide change. Methods: A modified Polymerase Chain Reaction Amplification of Multiple Specific Alleles (PAMSA) and high resolution melt (HRM) analysis was performed to discriminate a bovine polymorphism in the NCAPG gene (rs109570900, 1326T > G). Results: The inclusion of tails in the primers enabled allele discrimination based on PCR product lengths, detected through agarose gel electrophoresis, successfully determining various genotypes, albeit with some time and labor intensity due to the use of relatively costly high-resolution agarose gels. Additionally, high-resolution melt (HRM) analysis with tailed primers effectively distinguished the GG genotype from the TT genotype in bovine muscle cell lines, offering a reliable way to distinguish SNP polymorphisms without the need for time-consuming AS-PCR. Conclusions: Our experiments demonstrated the importance of incorporating unique mismatched bases in the allele-specific primers to prevent cross-amplification by fragmented primers. This efficient and cost-effective method, as presented here, enables genotyping laboratories to analyze SNPs using standard real-time PCR.

Rapid and accurate detection of pathogenic bacteria is crucial for various applications, including public health and food safety. However, existing bacteria detection techniques have several drawbacks as they are inconvenient and require time-consuming procedures and complex machinery. Recently, the precision and versatility of CRISPR/Cas system has been leveraged to design biosensors that offer a more efficient and accurate approach to bacterial detection compared to the existing techniques. Significant research has been focused on developing biosensors based on the CRISPR/Cas system which has shown promise in efficiently detecting pathogenic bacteria or virus. In this review, we present a biosensor based on the CRISPR/Cas system that has been specifically developed to overcome these limitations and detect different pathogenic bacteria effectively including Vibrio parahaemolyticus, Salmonella, E. coli O157:H7, and Listeria monocytogenes. This biosensor takes advantage of the CRISPR/Cas system's precision and versatility for more efficiently accurately detecting bacteria compared to the previous techniques. The biosensor has potential to enhance public health and ensure food safety as the biosensor’s design can revolutionize method of detecting pathogenic bacteria. It provides a rapid and reliable method for identifying harmful bacteria and it can aid in early intervention and preventive measures, mitigating the risk of bacterial outbreaks and their associated consequences. Further research and development in this area will lead to development of even more advanced biosensors capable of detecting an even broader range of bacterial pathogens, thereby significantly benefiting various industries and helping in safeguard human health

The rapid detection of bacteria in the oral cavity, its species identification, and bacterial count determination are important to diagnose oral diseases caused by pathogenic bacteria. The existing clinical microbial diagnosis methods are time-consuming as they involve observing patients’ samples under a microscope or culturing and confirming bacteria using polymerase chain reaction (PCR) kits, making the process complex. Therefore, it is required to analyze the development status of substances and systems that can rapidly detect and analyze pathogenic microorganisms in the oral cavity. With research advancements, a close relationship between oral and systemic diseases has been identified, making it crucial to identify the changes in the oral cavity bacterial composition. Additionally, an early and accurate diagnosis is essential for better prognosis in periodontal disease. However, most periodontal diseasecausing pathogens are anaerobic bacteria, which are difficult to identify using conventional bacterial culture methods. Further, the existing PCR method takes a long time to detect and involves complicated stages. Therefore, to address these challenges, the concept of point-of-care (PoC) has emerged, leading to the study and implementation of various chair-side test methods. This study aims to investigate the different PoC diagnostic methods introduced thus far for identifying pathogenic microorganisms in the oral cavity. These are classified into three categories: 1) microbiological tests, 2) microchemical tests, and 3) genetic tests. The microbiological tests are used to determine the presence or absence of representative causative bacteria of periodontal diseases, such as A. actinomycetemcomitans , P. gingivalis , P. intermedia , and T. denticola . However, the quantitative analysis remains impossible, and detecting pathogens other than the specific ones is challenging. The microchemical tests determine the activity of inflammation or disease by measuring the levels of biomarkers present in the oral cavity. Although this diagnostic method is based on increase in the specific biomarkers proportional to inflammation or disease progression in the oral cavity, its commercialization is limited due to low sensitivity and specificity. The genetic tests are based on the concept that differences in disease vulnerability and treatment response are caused by the patient’s DNA predisposition. Specifically, the IL-1 gene is used in such tests. PoC diagnostic methods developed to date serve as supplementary diagnostic methods and tools for patient education, in addition to existing diagnostic methods, although they have limitations in diagnosing oral diseases alone. Research on various PoC test methods that can analyze and manage the oral cavity bacterial composition is expected to become more active, aligning with the shift from treatmentoriented to prevention-oriented approaches in healthcare.

국내 유통되는 반려동물 사료의 살모넬라 분석시 증균 배양법, 효소면역기법에 의한 분석, 종 특이 primer를 활 용한 PCR 방법을 활용하여 비교 평가하였다. 시료 175점 Salmonella spp. 검출 결과 증균배양법 및 종 특이 primer를 활용한 PCR 방법에 의한 검출 방법에서 2점의 시료(육포, 옥수수 글루텐)가 양성으로 확인되었고, 효소면역기법에 의한 검출방법에서는 1점의 시료(옥수수 글루텐)가 양성 으로 확인되었다. 증균배양법 및 효소면역기법에 의한 검 출방법에 비해 종 특이 primer를 활용한 PCR 방법을 적 용 할 경우 시료에서 분리된 균주의 종(species) 판별이 가 능하였다.

해양 생물 유래 독소는 그 치명적인 유독성으로 인해 비단 인류의 건강 뿐만 아니라 양식, 어업, 해양 생태계 전반에 걸쳐 경제적 손실을 비롯한 부정적인 영향을 미친다. 하지만, 종래에 사용되던 해양 독소 검출법만으로는 이를 다 파악하여 위협을 미연에 방지하기에는 아직 부족한 실정이다. 본 논문에서는 해산물의 해양 독소 잔존 여 부를 판별하기 위해 종래에 사용되었던 시험법들의 한계를 개선하고자 각종 나노 재료 및 신규 기술들이 도입된 신속 검출법들에 대해 조사했으며, 대표적인 연구 결과들을 선정하여 사용한 나노 입자 및 전략에 대해 서술하였 다. 특히 이러한 생물 유래 독소의 검출 기술을 대중화시키고 상용화하기 위해서는, 이를 생성하는 생물군으로부터 독소를 추출하는 전처리 과정을 간소화하는 것이 매우 중요하다. 해당 문제를 해결하고자 다양한 연구에서 표적 독소와 특이적으로 결합하는 항체를 고정화한 자성 나노 입자 기반의 전처리법을 보고했으며, 더 나아가 자성 나노 입자의 촉매 특성까지 활용해 검출 감도를 높이는 다양한 연구들도 발표되었다. 또한, 기존 효소 기반의 비색 법의 검출 한계를 낮추고 검출 시스템의 안정성을 높이기 위해 양자점과 같은 형광 나노 입자를 도입하는 보고들도 있었다. 이 외에도 압타머와 나노 입자 복합체 기반의 전기화학 측정법 및 신규 기술들을 사용하고자 하는 연구들 도 보고되었다. 하지만 해양 환경의 변화에 따라 생성된 신종 독소에 대한 대처는 아직 미흡한 실정이므로, 해양 독소 유도체 또한 아울러 진단 가능한 검출 기술에 대한 후속 연구가 필요하다.

본 연구에서는 시판되고 있는 혈청 내 AChE가 acetylthiocholine과 반응하여 GNP에 aggregation 일으키는 원리를 이용하여 신선채소 농산물 중에 저농도 농약을 신속하고 간편하게 분석할 수 있는 비색-신속 농약 검출법을 개발하는 연구를 수행하였다. 먼저 비색-신속 농약 검출법의 최적화를 위해 GNP 입자의 크기에 따른 응집정도 를 확인하여 15~20 nm 직경의 GNP를 선정하였고, 혈청의 희석배수와 acetylthiocholine의 농도를 확인하여 GNP 응집 차이가 가장 큰 혈청 1000배 희석과 acetylthiocholine 1 mM을 최적화 조건으로 선정하였다. 비색-신속 농약 검출법의 평가를 위해 최적화된 비색농약분석법을 이용하여 유기인계 농약은 dimethyl amine으로 카바메이트계 농약은 carbofuran으로 민감도를 분석한 결과 모두 7.5 ng/mL 까지 검출이 가능한 것으로 확인되었으며 이는 기존의 비색-신속 농약 검출법과 비교했을 때 높은 민감도와 특이성을 나타내었다. 농약 이외에 화학물질인 곰팡이독소 등에 대한 반응성은 확인되지 않아 높은 특이성을 나타내었 다. 또한 상추, 깻잎, 양상추에 대한 시료 전처리법을 확 립하고 임의로 오염시킨 3종(상추, 깻잎, 양상추)의 농산물에 대해서 회수율을 확인한 결과유기인계와 카바메이트계 농약을 83.85~133.16% 정도의 회수율이 확인되었다. 이상의 결과 볼 때 본 연구에서 개발한 비색-신속 농약 검 출법을 이용한다면 시판 농산물의 잔류농약을 신속하고 민감도 높게 검출할 수 있을 것으로 판단된다.

식품에 존재하는 병원균을 신속검출하기 위한 방법으로 LAMP와 real-time PCR 방법을 비교 평가 하였다. S. Typhimurium, L. monocytogenes, C. sakazakii의 3종에 대해 식품공전에서 권고하는 식품 종류를 선별하여 민감도를 분석하였다. S. Typhimurium에서는 11종의 식품(햄, 닭가슴살, 계란, 돼지고기, 소고기, 오리고기, 액상음료, 샐러드, 콘프레이크, 초콜릿, 사료)중 4종(햄, 돼지고기, 시리얼, 사료)에서 LAMP보다 real-time PCR에서 검출 민감도가 10 배 이상 더 높았고, 6종(닭가슴살, 계란, 소고기, 오리고기, 음료, 샐러드)에서는 real-time PCR과 비슷한 수준을 그리고 초콜릿에서는 real-time PCR로는 검출되지 않았으며 LAMP로만 검출되는 결과가 나타났다. L. monocytogenes 와 C. sakazakii에서는 9종 모두에서 LAMP보다 real-time PCR에서 검출 민감도가 더 높았다. 또한 L. monocytogenes 에서 LAMP의 검출 민감도가 S. Typhimurium과 C. sakazakii 보다 10배 이상 낮았다. 3M MDS의 검출한계 향상을 위해 변형된 3M MDS의 민감도는 기존대비 10배 이상 증가되었다. 따라서 식품에 존재하는 병원균의 검출 을 위해 식품의 구성성분에 따라 LAMP와 real-time PCR 를 적절히 선택하는 것이 바람직할 것으로 생각되었다. 한편, 농축 방법을 이용해 LAMP방법의 민감도를 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.

Residual contact vial (RCV) method was used to monitor insecticide resistance in field populations of the melon thrips, Thrips palmi. Median lethal doses (LD50) at 8 h post-treatment of six insecticides (chlorfenapyr, cyantraniliprole, cypermethrin, dinotefuran, emamectin benzoate and spinosad), which are commonly used for T. palmi control, were determined at 8 h post-treatment using a susceptible RDA strain. The diagnostic doses for on-site resistance monitoring of the six insecticides, which were determined as two-fold higher doses of LD90 for the RDA strain, were in the range of 0.299 to 164,25 μg-1cm2. To test the applicability of RCV for T. palmi, insecticide resistance levels in three field populations (Gyeonggi; GG_AS, Chungbuk; CB_CJ, Jeonbuk; JB_KJ) were evaluated. Field populations showed reduced mortality (0-50% mortality) to spinosad, cypermethrin, cyantraniliprole and emamectin benzoate, that they have different degree of resistances to these insecticides. In particular, all test field populations exhibited 0% mortality to spinosad, suggesting wide spread of spinosad resistance in the field. Moreover, no detectable mortality to emamectin benzoate was observed in JB_KJ strain, suggesting uneven distribution of emamectin benzoate resistant population of T. palmi. To provide more precise information on resistance profiles and distribution in T. palmi populations, it would be necessary to conduct a large scale resistance mapping for broad geographical regions.

The purpose of this study was to develop an indirect enzyme-linked immunosorbent assay (indirect ELISA) based on a monoclonal antibody (MAb) that is specific to mackerel thermal stable-soluble protein (TSSP), that can be used for the rapid detection of mackerel in processed marine foods. Among the four MAbs (3A5-1, 2, 9, and 12) developed in previous studies, the 3A5-2 MAb that showed high specificity and sensitivity were selected and used to develop the indirect ELISA method. The detection range of the indirect ELISA was 0.02%-0.001% and the detection limit of 0.001% was shown. No cross-reaction to other marine products and food ingredients was observed by the indirect ELISA. Processed marine foods containing mackerel with ≥ 0.3 O.D. value at 405 nm were estimated as positive samples by the indirect ELISA. Therefore, the indirect ELISA can be used as a rapid and sensitive method to identify mackerel authenticity and adulteration in processed marine foods.

Salmonella는 전세계적으로 식중독을 유발하는 주요 원 인 균으로서, 식중독을 유발하는 Salmonella를 신속하게 검출하는 방법은 식품 안전을 위한 중요한 도구이다. Realtime PCR은 식중독균을 검출하기 위한 신속검사법으로 널 리 사용되어 왔다. 최근에는 NBS LabChip real-time PCR 이라는 새로운 시스템이 칩타입으로 조작이 간편하며 초 고속의 real-time PCR 시스템이라는 보고가 있었다. 본 연 구에서는 살모넬라의 신속한 검출을 위하여 NBS LabChip real-time PCR에 기반하여 real-time PCR 반응 시간이 20 분 이내인 검출법을 확인하고자 하였다. 프라이머와 프로 브 설계를 위해 두 개의 타겟 유전자(invA, stn)가 선택되 었으며, 특이도와 민감도(검출한계)를 평가함으로 개발된 검출법을 검증하고자 하였다. 본 연구에서는 특이도 검증을 위해 Salmonella 균주 42주와 Non-Salmonella 균주 21 주를 포함하였으며, 본 방법으로 Salmonella 42주에 대해 서만 정확하게 검출이 가능하였다. 검출한계는 살모넬라 genome DNA 기준으로 101 copies/μL 였으며, 소시지에서 는 4시간 증균 이후 접종균수로서 101CFU/g 에서 102 CFU/ g까지 검출이 가능하였다. 본 연구에서 개발된 검출법은 신속한 식중독 원인조사에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 겨울철 파프리카의 안정된 영양생장, 생식 생장을 파악하는 방법으로 간이영양진단기기를 이용해 NO3 - 농도를 신속하게 측정하고 영양상태 파악을 위해 실시되었다. ‘Raon red’, ‘Raon yellow’ 두 품종을 각각 비대기 단계로 나누어 측정한 결과 엽신의 test strip 분 석은 분광광도계를 통한 관행의 방법과 상관성이 인정되었고(R2=0.8628), 엽병의 test strip분석은 엽신 즙액 보다는 낮은 상관성을 보이지만 간접적으로 NO3 - 농도 분석에 유용하였다(R2=0.6734). 착과 그룹이 높아짐에 따라 해당 부위 엽 내 질산태질소 농도가 낮아지는 경향을 보이고 있으며, 동일 시점의 마디별 엽병 즙액 내 질산태질소 농도 역시 정단부로 갈수록 낮아지는 경향이 확인되었다. 엽병 즙액 내 NO3 - 농도 역시 간이진단기기를 활용하여 신속한 모니터링이 가능하였다. 따라서 간이영양진단기기를 사용해 기존 분석방법보다 효과적으로 농가 현장에서 파프리카의 질소 영양상태를 파악할 수 있었으며, 이를 통해 추후 합리적인 양액공급 및 표준영 양범위의 설정이 가능할 것으로 판단된다.

Due to the globalization of food supply have been growing, there have been a great demands for food safety and quality assuarance for on-site detection. On-site detetction isuue is the process should be fast, simple, user-friendly and require minimal equipments. Herein, we developed a Radial chromatography (RC) biosensor integrated with the immuno-gold nanoparticles-coated magnetic nanoparticle (AuNPs@Fe3O4) for specific separation and detection of the target bacteria, E. coli O157:H7, in sample. The immuno-AuNPs@Fe3O4 specifically binds to E.coli O157:H7 creating AuNP@Fe3O4-E.coli complexes and captured bacteria were concentrated by magnet. The complex can be identified with inner ring derived from the difference of mobility of free AuNPs@Fe3O4 on the RC sensor. Our results show that AuNPs@Fe3O4 based RC sensor has high sensitivity to the target bacteria over non-target bacteria with a detection limit of 103 CFU/ml. Our system offers a rapid and sensitive means of detecting E.coli O157:H7 with naked eyes, which can be applied to the field diagnosis.

Cherry leaf roll virus(CLRV)는 group IV positive sense ssRNA viruses, Nepovirus로 분류되는 식물병원성 바이러스이다. CLRV는 체리 등 목본 및 완두 등 콩과 작물을 자연 기주로 하며, 실험적으로 약 36개 과 이상의 넓은 기주 범위를 가지고 있어 국가적, 경제적 및 농가 개인적 피해를 야기 할 가능 성이 보고되고 있다. 현재 CLRV를 검출하는 방법으로 역전사(reverse transcription; RT)-nesdted 중 합효소연쇄반응(polymerase chain reaction; PCR) 이 활용되고 있으며, 다양한 기주로부터 CLRV를 검출하기 위해서는 검출 감도, 특이성, 반응 시간, 단순성 등이 중요 요소였다. 그러나 RT-nested PCR은 두 단계로 구성되어 있어 단순하지 않고, CLRV를 검출하는데 약 10시간 이상의 반응 시간이 소 요되었다. 이번 연구에서는 등온증폭법을 이용하여 단순하고 신속하게 CLRV를 검출하는 방법을 개발하 였다. 등온증폭 반응은 RT-nested PCR과 동등한 검출 감도로 CLRV를 검출 하였다. 그러나 반응 시간 을 약 2시간 수준으로 단축하였으며, 6개 영역을 사용하는 등온증폭 프라이머의 사용으로 더욱 특이적 으로 증폭 할 수 있었다.

The purpose of this study is to develop the quantitative PCR(qPCR) assay that would enable the rapid identification and simultaneous detection of six different endodontic pathogenic bacteria in a single reaction. In this study, six pairs of primers for Treponema denticola, Porphyromonas gingivalis, Fusobacterium nucleatum, Prevotella intermedia, Streptococcus mutans, and Staphylococcus aureus and two pairs of housekeeping genes were designed for a multiplex qPCR based on the SYBR Green method. The genomic DNA was extracted from reference strains and submitted to the qPCR reaction. The specificity of the amplified products was analyzed by melting curves. As a result, six distinct melting peaks were identified by the melting curve analysis and all of the target species were simultaneously discriminated. Therefore, the multiplex qPCR assay developed in this study can be used for rapid identification and detection of T. denticola, P. gingivalis, F. nucleatum, P. intermedia, S. mutans, and S. aureus at the same time. In combination with the melting curve analysis, the level of the target species and total bacterial load can be obtained.