Levande och döda: Jämförelse av raman- och SWIR-spektra från levande och avdödade bakterier och sporer

Sammanfattningsvis pekar den här studien på att det är möjligt att klassificera bakterier och sporer som levande eller avdödade, men det krävs mer data för att utveckla säkrare modeller och det behöver också utarbetas en metod för att göra ramanmätningar av (fixerade) bakterier. I det här projektet genomfördes inledningsvis en litteraturstudie, varefter experiment gjordes för att undersöka om det är möjligt att använda ramanmikroskop och/eller linjeavbildande SWIR-kamera för att avgöra huruvida bakterier och sporer är levande eller avdödade. En sådan metod skulle avsevärt kunna minska tiden för att verifiera att en yta är sanerad från bakterier. En bedömning är att det med befintlig utrustning går att ta fram ramanspektra från sporer med mättider i storleksordningen någon minut per provpunkt. Bakterier behöver dock troligast fixeras för att kunna mätas med ramanmikroskop. Mätningar med SWIR-kamera går betydligt snabbare än ramanspektroskopering; en hel droppe med sporer/bakterier kan avbildas på några sekunder. SWIR-kameran fungerar också med många olika typer av prov och bakgrunder/ytor, t.ex. kisel, objektglas och stål. En begränsning med SWIR är dock att SWIR-spektra kan vara mer svårtolkade än ramanspektra och att det är svårare att tilldela toppar i dem. För att jämföra spektra från levande och avdödade bakterier och sporer har klassificeringsmetoden PLS-DA använts. Bacillus thuringiensis-sporer samt bakterien Eschericia coli är de agens som har studerats i detta projekt. Avdödningsmetoderna som har använts är autoklavering under 15 minuter i 121 °C, behandling med 70 % etanol samt behandling med ett saneringsmedel som genererar klordioxid. En klassificering av ett mindre antal ramanspektra visar att det är en mycket stor skillnad mellan autoklavbehandlade och levande B. thuringiensis-sporer. Samtliga spektra som användes för att testa modellen kunde korrekt klassificeras som spektra från levande eller avdödade sporer. Levande och avdödade sporer studerades också med SWIRkamera, men sporerna avdödades i det fallet med ett saneringspreparat som genererar klordioxid. Här var skillnaden mellan grupperna mycket mer blygsam och det gick inte att direkt i spektra se några uppenbara skillnader mellan grupperna. Klassificeringsmodellen kunde dock ändå klassificera merparten av data i testgruppen korrekt (88,7 %). Skillnaderna mellan SWIR-spektra från levande och avdödade E. coli (avdödade med etanol) var större. Här kunde det tydligt ses att spektra från de levande bakterierna generellt sett hade betydligt starkare absorption vid ca 1925 nm, vilket är ett band som i litteraturen har tilldelats proteinbundet vatten. Hela 94,2 % av data i testgruppen kunde korrekt klassificeras som spektra från levande eller avdödade E. coli