미생물의 검출 및 정량화 document_id A220623052444

일상생활 속에서 우리는 질병의 원인이 될 수 있는, 미생물로 오염된 표면에 무의식적으로 노출되어 있다. 여러 연구들이 특정 세균으로 오염된 "위험지점"이 공중전화, 문 손잡이, 병원 대기실과 어린이 보육기관의 장난감, 열풍 손 건조기, 주방에서 사용되는 타월 및 스펀지, 일상적인 환자 간호 중에 있는 병원 직원의 손, 및 생고기와 야채를 섞는 음식 조리대 표면과 칼로부터의 교차 오염을 포함한다는 것을 보여주고 있다. 미국 내에서만도 여러 지역에서 최근 세균 오염의 발생이 아동 및 노인의 사망을 초래하였고 그 외의 사람들을 질병에 걸리게 하였다. 또한, 음식물의 미생물 오염도 전 세계적으로 주요 문제이다. 살모넬라(Salmonella), 대장균(E. coli) 및 기타 음식물 유래의 세균은 매년 셀 수 없을 정도의 질병을 야기하고 있다. 급성 증상은 메스꺼움, 구토, 비정상적인 복통, 설사, 고열 및 두통을 포함한다. 급성 증상의 발병 이후에는 만성적인 결과가 따를 수 있다. 표면의 교차 오염은 육류, 생선 및 가금류에서 유래한 세균을 야채와 같은 비조리 음식물로 전달할 수 있기 때문에, 음식 조리대 표면의 세균 존재 여부를 간단히 검출할 수 있으면 큰 도움이 될 수 있다. 마찬가지로, 식품 가공 산업에서 미생물의 유해 수준의 검출이 가족과 소비자의 건강을 같이 유지하는 데 있어서 매우 중요하다. 식품 가공 산업에서는 세균의 모니터링이 중요하다. 육류 포장에서 치즈 생산에 이르는 실질적으로 모든 식품의 가공은 식품 공급의 안전성을 보장하기 위해 미생물 수준을 모니터링하는 것을 포함한다. 미생물 오염으로 인한 폐해가 식품 산업에만 국한되는 것은 아니다. 최근 수십년간 병원 및 보건 공동체가 진원지인 것이 문제가 되는 "슈퍼버그(superbug)"의 급격한 증가가 나타나고 있다. 항생제의 남용 뿐만 아니라 병원의 불충분한 청결은 메티실린-내성 S. 아우레우스(S. aureus) (MRSA) 및 클로스트리디움 디피실(Clostridium difficile) 뿐만 아니라, 반코마이신-내성 장구균(enterococci) 및 다른 그람-음성 간균을 초래하였다 (Dancer, 2004). 최근 BBC의 보고에 따르면, MRSA로 인한 사망이 한해 5000명으로 추정된다고 한다. 상기 기사는 "청결은 환자의 주요 관심사이며 MRSA 문제는 점점 심각해지고 있다"고 밝혔다. 병원의 많은 환자들이 이미 면역-결핍 상태이며 따라서 감염의 위험이 더욱 크다는 것을 고려하면, 병원 환경에서 악성 세균으로 인한 위험은 보다 더욱 위협적이게 된다. 병원 청결 및 병원 감염의 예방에 관한 수많은 보고서와 연구가 있다. 유사하게, 맥각과 같은 곰팡이도 호밀과 같은 특정 곡물에서 성장하는 것으로 알려져 있으며, 리세르그산과 유사한 독성이 있는 알칼로이드의 생산에 의해 잠재적으로 유해할 수 있다. 아스퍼질러스 니게르(Aspergillus niger) 및 기타 곰팡이들은 천식과 같은 호흡기 증상을 악화시킬 뿐만 아니라, 알레르기 반응을 일으킬 수 있는 포자를 만드는 것으로 알려져 있다. 만일 A. 니게르가 습기찬 벽이나, 집 또는 상업용 건물의 에어 컨디셔닝 장치에서 성장하기 시작하면, 특히 문제가 될 수 있다. 칸디다 알비칸스(Candida albicans)와 같은 특정 효모는 문제가 되는 또다른 부류의 미생물일 수 있다. C. 알비칸스는 유아 기저귀 발진, 아동 및 면역-결핍 성인의 아구창, 및 효모에 의한 질내 감염 등과 관련있다. 효모는 또한 위장관과 신체의 인두 부위를 감염시킬 수도 있다. 현재의 세균 검출 방법은 비품의 표면에서 샘플을 채취하는 것을 포함한다. 식품 가공 환경에서는 이러한 비품이 육류 절단기일 수 있고, 식당이나 가정과 같은 음식물 조리 환경에서는 이러한 표면이 식탁, 도마, 냉장고 내부 또는 작업 표면일 수 있다. 그 후에, 샘플을 밤새 인큐베이션하여 배양물을 생육하였다. 밤새 성장 배지는 샘플이 적절한 온도와 습도하의 한천 평판 배지 상에서 성장하도록 하여, 육안으로도 볼 수 있을 만큼 충분히 큰 콜로니를 형성할 때까지 세균을 생육 및 증식시킨다. 정해진 시간 동안 인큐베이션하고 세균의 콜로니가 성장하도록 한 후에, 훈련된 전문가가 한천 평판 배지 샘플을 손으로 검사하고 콜로니 형성 수 (CFU)를 추정한다. 이러한 방법은 다소 고가이며 상당한 시간 지체를 수반한다; 지체된 시간 동안 오염된 제품이 옮겨지거나 존재하는 미생물에 사람들이 노출될 수 있다. 유해한 미생물을 신속하게 검출할 수 있는 방법 및 제품이 명백히 요구되고 있다. 발명의 요약 당업자들이 겪는 상기 어려움에 대한 반응으로서, 본 발명자들은 미생물의 존재하에서 시각적으로 검출가능한 변화가 일어나는 미생물 감수성 착색제 및 이동상을 포함하는 지시 조성물을 개발하였다. 이러한 조성물은 미생물의 존재를 나타내도록 표면에 도포될 수 있다. 이동상은 살균제일 수 있다. 착색제는 미생물의 존재하에서 육안으로 볼 수 있는 색 변화를 제공한다. 이동상은 액체이거나 겔일 수 있고 착색제는 염료일 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 착색제는 미생물의 농도에 비례하는 속도로 색이 변화한다. 다른 실시양태에서는, 존재하는 미생물의 양은 변화가 일어나는 착색제의 양에 비례한다. 적합한 염료의 예로는 메로시아닌 염료, 4-[2-N-치환-1,4-히드로피리딘-4-일리딘)에틸리덴]시클로헥사-2,5-디엔-1-온, 적색 피라졸론 염료, 아조메틴 염료, 인도아닐린 염료, 디아자메로시아닌 염료, 레이차트(Reichardt's) 염료로 예시되는 양쪽성 이온 염료 등과 이들의 혼합물이 있다. 특별히 적합한 것은 양쪽성 이온이 염료의 색소원을 포함하는 연속된 π 전자계 안에 함유된 양쪽성 이온 염료이다. 미생물 지시제로서 특히 유용한 것으로 여겨지는 또다른 부류의 염료는 메로시아닌 염료이다. 염료는 또한 용매계 또는 수성계 용액으로서 표면에 도포되고 건조되어, 도포된 염료 용액의 건조 잔류물을 남긴다. 이러한 건조 잔류물은 미생물과 접촉시 색이 변화하므로, 미용 화장지 상자와 같은 포장재, 장갑과 같은 의료 용구, 및 재료가 사용되기 전에 염료와 함께 제조될 수 있고 차후에 미생물의 오염을 지시하는 기타 표면 상에 사용될 수 있다. 놀랍게도 본 발명자들은 이들 염료가 표면에 도포되고 건조되었을 때, 코팅물을 제조하는데 사용된 용매와 히드록시프로필-베타-시클로덱스트린과 같은 첨가제 및 계면활성제의 사용이, 코팅물의 미생물 검출 능력에 유의한 영향을 미친다는 것을 발견하였다. 히드록시프로필-베타-시클로덱스트린은 종이 타월이나 유사한 와이프 재료에 코팅된 후 착색제의 휘도를 증가시키는데 효과적인 것으로 밝혀졌다. 이론에 구애받기를 원하지 않지만, 본 발명자들은 시클로덱스트린 유도체의 첨가에 의해 염료의 결정화를 억제함으로써 염료의 색이 향상된다고 믿고 있다. 염료를 간섭하는 것으로 밝혀진 표백제의 존재로 인해 위 양성으로 판독되는 것을 막는데 도움이 되도록 다른 화합물을 와이프에 첨가할 수도 있다. 미생물 지시 착색제를 혼입한 측방 유동 장치 또한 본 발명의 범주에 포함된다. 이러한 장치는 검출 대역 및 대조 대역을 갖는 막이 있으며, 상기 검출 대역은 세균 존재에 반응하여 색이 변화하고 대조 대역은 분석이 적절하게 행해졌는지를 나타내기 위해 본래의 염료 색을 유지하게 된다. 또한, 미생물 감수성 착색제를 함유하는 용액을 표면에 도포하고 미생물의 존재를 나타내는 시각적으로 검출가능한 변화를 관찰함으로써 표면 상의 미생물을 검출하는 방법이 본원에 기재되어 있다. 본 발명의 기타 특징 및 측면이 하기에 더욱 상세히 기재되어 있다.