تکنیک های میکروبیولوژی

مقدمه و تاریخچه علم میکروبیولوژی

میکروبیولو‍‍‍‍‍‍‍ژی شاخه ای از علمی است که به مطالعه گروهی از میکروارگانیسم ها یا میکروب ها که شامل باکتری ها، جبلک ها، قارچ ها، پروتوزوئرها و ویروس ها می باشد می پردازد، کشف این موجودات با پیدایش و گسترش میکروسکوپ های ابتدایی و ابداعی هم زمان شد .کشف اشکال زنده غیر قابل مشاهده با چشم غیر مسلح در قرن ۱۷ نقطه عطف مهمی در تاریخ علم بود. از قرن سیزدهم به بعد مشخص شد که موجودات نامرئی مسئول بسیاری از بیماری ها هستند و در اواخر قرن نوزدهم واژه “میکروب” به آنها اطلاق شد.

اهمیت بخش میکروب شناسی

باتوجه به نقش میکروارگانیسم در زندگی امروز بشر در بروز بسیاری از بیماری ها و همچنین در درمان بسیاری از بیماری ها شناخت دقیق و به روز آنها حائز اهمیت است. علاوه بر اینکه اهمیت میکروب ها در صنایع متفاوت همچون غذا، دارو و محیط همچون آب و فاضلاب و … کاملا شفاف و مشخص شده است. بسیاری از میکروب ها خطری برای سلامتی انسان ها ندارند و توسط سیستم ایمنی بدن در مقابل آنها مقاوم هستیم. دانستن نحوه کار میکروب ها می تواند احتمال جلوگیری از عفونت را افزایش دهد.

تجهیزات آزمایشگاه میکروبیولوژی

لیست تجهیزات ضروری و مورد استفاده در آزمایشگاه میکروب شناسی

دستگاه انکوباکتور	دستگاه اتوکلاو	دستگاه بن ماری	دستگاه سانتریفیوژ
دستگاه کلنی کانت	دستگاه فور	یخچال های آزمایشگاهی	میکروسکوپ
اجاق گاز و شعله	دما سنج	PH متر	تجهیزات رنگ آمیزی باکتری
محیط کشت باکتری	میز کار	ظروف شیشه ای	ظروف یکبار مصرف

شاخه های مختلف علوم میکروبیولوژی

میکروبیولوژی پزشکی

شاخه ای از میکروبیولوژی است که به مطالعه و بررسی میکروارگانیسم های که باعث ایجاد بیماری های عفونی در انسان می شود، می پردازد. این شاخه از علم به صورت گسترده بر روی شناخت، تحقیق و درمان بیماری های عفونی، کنترل عفونت و بهداشت عمومی و راه های پیشگیری از بیماری های واگیردار می پردازد.

میکروبیولوژی مواد غذایی

شاخه ای از میکروبیولوژی است که به مطالعه و بررسی میکروارگانیسم های موثر بر فساد مواد غذایی و یا بهره وری بهتر مواد غذایی می پردازد.

میکروبیولوژی محیطی

شاخه ای از میکروبیولوژی است که به مطالعه نحوه تعامل میکروب ها با محیط و یکدیگر می پردازد. از جمله تأثیرات آنها بر روی انتشار ویروس ها و باکتری ها، جلبک ها، قارچ ها و ارگانیسم های انگلی و پیامدهای مرتبط با سلامت انسان و محیط زیست موضوعات مورد مطالعه در این شاخه از علم است. میکروبیولوژی محیطی همچنین تحقیق می کند که چگونه می توان از میکروب ها برای حل مشکلات جهانی استفاده کرد.

اهمیت تکنیک های میکروبیولوژی در چیست؟

در حالی که بسیاری از میکروب ها برای انسان بی ضرر هستند ، برخی دیگر می توانند مشکلات جدی ایجاد کنند. آنها می توانند غذا را خراب و مسموم کنند که منجر به بیماری و مشکلات عدیده دیگری شوند. اهمیت آزمایشات میکروبیولوژی شناسایی سریع این آلاینده ها و درمان آنها قبل از اینکه صدمه ای جبران ناپذیر بزنند، است.

جداسازی و کشت افتراقی-انتخابی میکروارگانیسم ها

ضروری ترین اقدام در تشخیص میکروب ها در تمام علوم مرتبط، توان جداسازی آنهاست، که با کشت خالص اولیه و تعیین هویت آنها انجام می پذیرد. با توجه به اهمیت جداسازی و کشت باکتری ها و قارچ ها آزمایشگاه میکروبیولوژی هیستوژنوتک امکانات مناسب را جهت جداسازی و کشت باکتری ها و همچنین تعیین هویت برخی از ویروس ها را گسترش داده است.

انجام تست های فنوتیپی تعیین هویت میکروارگانیسم ها و شمارش کلنی

از تکنیک های میکروبیولوژی در این زمینه می توان به انواع رنگ آمیزی های میکروبی در جهت تشخیص های وابسته میکروسکوپ و بررسی تمامی ویژگی های ظاهری همچون رنگ کلنی، بوی کلنی، کدورت و شکل کلنی و … اشاره نمود. برای بررسی لازم جهت تشخیص و سنجش آلودگی مواد غذایی خدمات شمارش تعداد کلنی باکتریایی در آزمایشگاه میکروبیولوژی انجام  می پذیرد.

انجام تست های بیوشیمیایی، سرولوژیک و ملکولی در تشخیص میکروارگانیسم ها

سایر تکنیک های تشخیصی قابل انجام در آزمایشگاه میکروبیولوژی شامل موارد زیر می باشد

• بررسی بیوشیمایی: تخمیر قندها، بررسی وجود آنزیم ها، بررسی مسیرهای متابولیک و بررسی حساسیت و مقاومت نسبت به مواد شیمیایی
• بررسی سرولوژیک: استفاده از واکنش های آنتی ژن و آنتی بادی به روش های متفاوت در تشخیص میکروارگانیسم ها
• تست های مولکولی: به منظور ردیابی ارگانیسم های کند رشد و سخت رشد و بررسی آلودگی مواد متفاوت

انجام تست بررسی حساسیت آنتی بیوتیکی: دیسک دیفیوژن ، MIC، MBC

در آزمایشگاه میکروبیولوژی انجام تمامی تست های مرتبط با حساسیت و مقاومت آنتی بیوتیکی با بهترین کیفیت از تمام مواد همچون داروها، نانوداروها و فرآورده های گیاهی قابل انجام می باشد.

روش انتشار دیسک در آگار (disk diffusion)

این روش در سال ۱۹۴۰ گسترش پیدا کرده است و میزان تاثیر دارو یا عامل ضد میکروبی بر روی انواع باکتری مورد نظر بر اساس جدول CLSI (استاندارد بالینی و آزمایشگاهی) محاسبه  می شود، در این روش با تهیه کدورتی از باکتری معادل کدورت نیم مک فارلند و کشت چمنی آن روی محیط مولر هینتون آگار و جاگذاری دیسک های آغشته به غلظت های مختلف از عامل ضد میکروبی یا آنتی بیوتیک های مختلف و میزان حساسیت باکتری به عامل های مختلف بر اساس ایجاد یا عدم ایجاد هاله اطراف دیسک گزارش  می شود. هرچند مهار رشد باکتری به معنای مرگ آن باکتری نمی باشد پس در این روش نمی توان bactericidal(کشتن باکتری) را از bacteriostatic  (متوقف کننده رشد باکتری) یک عامل ضد میکروبی جدا کرد.

روش انتشار در حفره آگار (well diffusion)

در این روش نیز همانند روش دیسک گذاری هدف میزان تاثیر آنتی بیوتیک یا عامل ضد میکروبی بر باکتری مورد نظر بر اساس جدول CLSI(استاندارد بالینی و آزمایشگاهی) می باشد. با این تفاوت که در روش دیسک گذاری از دیسک استفاده  می شود ولی در این مرحله با ایجاد چاهک روی سطح محیط کشت مولر هینتون آگار با قطر تقریبا ۶ تا ۸ میلی متر و اضافه کردن تقریبا ۵۰ تا ۱۰۰ لاندا از عامل ضد میکروبی یا آنتی بیوتیک مورد نظر در چاهک ها و انکوبه کردن محیط تا ۲۴ ساعت، میزان تاثیرآن دارو یا عامل ضد میکروبی بر باکتری با اندازه گیری قطر هاله ایجاد شده اطراف چاهک مشخص  می شود. در مواردی که ازعصاره، اسانس، نانوذره و … استفاده شده باشد فقط قطر هاله ایجاد شده که توسط کولیس اندازه گیری شده گزارش  می شود.

روش رقیق کردن در محیط مایع(broth dilution)

براث دایلوشن به دو روش ماکرو براث دایلوشن(macro broth dilution) و میکروبراث دایلوشن(micro broth dilution) انجام  می شود، هدف از این روش نیز اندازه گیری میزان تاثیر آنتی بیوتیک یا عامل ضد میکروبی بر باکتری مورد نظر با ایجاد رقت های مختلف از یک عامل ضد میکروبی میباشد، در روش میکرو براث از پلیت ۹۶ خانه و  از محیط کشت مایع(نوترینت براث) استفاده  می شود، به این صورت که ابتدا به همه چاهک ها محیط کشت و باکتری یکسان(معادل نیم مک فارلند)اضافه  می شود و به چاهک اول از غلظت عامل ضد میکروبی اضافه و پیپتاژکرده و به چاهک دوم اضافه و این کار تا آخر ادامه پیدا میکند و از چاهک آخر اوت  می شود. در این روش ۲ چاهک برای کنترل در نظر گرفته  می شود به یک چاهک فقط محیط و عامل ضد میکروبی (کنترل منفی) و به چاهک دیگر محیط و باکتری (کنترل مثبت) اضافه  می شود بعد از گذشت تقریبا ۲۴ ساعت در انکوباتور نتیجه با الایزا ریدر ودر طول موج ۶۲۰ نانومتر خوانده  می شود.

در روش ماکروبراث نیز همین تکنیک با تفاوت اینکه به جای پلیت ۹۶ خانه از لوله تقریبا با حجم ۲ میلی لیتر استفاده کرده و بعد از انکوبه کردن توسط اسپکتروفوتومتر خوانده  می شود. بعد از انجام این تست و تعیین mic از همان چاهک یا لوله ای که کمترین غلظت را داشته است برداشته و به محیط کشت آگار اضافه کرده و بعد از انکوبه کردن ۲۴ ساعته، محیطی که توانایی از بین بردن ۹/۹۹ درصد از باکتری را داشته باشد به عنوان mbc تعیین میگردد.

روش آگار دایلوشن

در این روش نیز همانند روش های گفته شده هدف اندازه گیری میزان تاثیر یک آنتی بیوتیک یا عامل ضد میکروبی بر باکتری مورد نظر میباشد. در این روش از  باکتری،کدورتی معادل کدورت نیم مک فارلند تهیه  می شود و بر روی محیط کشت مولر هینتون آگار به صورت چمنی کشت داده  می شود سپس پلیت را به تعداد غلظت های تهیه شده از عامل ضد میکروبی تقسیم بندی کرده و ازهر غلظت به اندازه تقریبا ۵۰ لاندا به هر قسمت اضافه  می شود و بعد از گذشت ۲۴ ساعت در انکوباتور میزان ایجاد یا عدم ایجاد هاله توسط کولیس یا خط کش اندازه گیری شده و گزارش  می شود.

بررسی توان تولید بیوفیلم و سنجش بیوفیلم

بیوفیلم ها مجموعه‌ای از یک یا چند نوع میکروارگانیسم هستند که می‌توانند در سطوح مختلف رشد کنند. میکروارگانیسم‌هایی که بیوفیلم‌ ها را تشکیل می‌دهند می‌توانند از خانواده‌ی قارچ‌ها، باکتری‌ها یا آغازیان باشند. در زمینه توان تولید و سنجش بیوفیلم  آزمایشگاه میکروبیولوژی هیستوژنوتک از روش میکرو تیتر پلیت (MTP) توسط کریستال ویوله از لحاظ فنوتیپی استفاده می کند. زمینه های پ‍ژوهش و تحقیق برای محققان و دانشجویان جهت بررسی وجود و بیان ژن های دخیل در تولید بیوفیلم با استفاده از تجهیزات به روز و متخصصین کارآمد نیز فراهم است.

بررسی آلودگی میکروبی در نمونه های مختلف غذایی و آبی

با توجه به اهمیت بررسی آلودگی های میکروبی در نمونه های مختلف آزمایشگاه میکروبیولوژی هیستوژنوتک امکان انجام آزمایشات مرتبط را فراهم کرده است و در حال گسترش می باشد. به طور مثال آلودگی میکروبی آب های آشامیدنی یکی از دلایل مرگ و میر در سرتاسر دنیا است. از این رو وجود شاخص هایی جهت سنجش و بررسی کیفیت آب شرب از اهمیت بالایی برخوردار است. بررسی آلودگی میکروبی در نمونه های متفاوت به دو روش میکروبی و مولکولی برای انواع متفاوتی از میکروارگانیسم ها در این آزمایشگاه وجود دارد.

سنتز نانوذرات میکروبی و بررسی اثر نانوداروها بر میکروارگانیسم ها

ساخت نانوذرات از گیاهان متفاوت به صورت انکپسوله و نانوذرات فلزی و بررسی اثرات آنها بر روی میکروارگانیسم ها و همچنین تخلیص و ایزولاسیون نانوذران طبیعی از گیاهان و باکتری ها در آزمایشگاه هیستوژنوتک انجام میپذیرد.

جداسازی و تخلیص پروبیوتیک ها

پروبیوتیک ها جمعیت میکروبی از جنس فلور نرمال بدن انسان هستند که استفاده از آنها می تواند به تکمیل جمعیت میکروبی بدن انسان کمک کند. به پروبیوتیک ها  باکتری‌های مفید روده هم گفته می شود. امروزه یکی از دلایل پیشرفت استفاده از پروبیوتیک ها این است که از رشد و تکثیر باکتری های بیماری زا جلوگیری می کند. همچنین در پیشگیری از بیماری هایی همچون بیماری های خودایمن، بیماری های پوستی، سرطان، بیماری کووید ۱۹ از پروبیوتیک ها استفاده می شود.

تخلیص پلاسمید، طراحی وکتور و انجام کلونینگ

خدمات جداسازی و تخلیص پلاسمید، طراحی وکتور بیانی و همچنین انجام کلونینگ در میزبان های متفاوت از جمله خدمات علمی آزمایشگاه میکروبیولوژی هیستوژنوتک است که با استفاده و بکار گیری از متخصصین این حوزه در این مرکز قابل انجام است.

مطالب مرتبط: بررسی و اندازه گیری بیوفیلم باکتریایی – تست حساسیت آنتی بیوتیک – جداسازی و کشت میکروارگانیسم ها
خدمات مرتبط: آزمایشگاه میکروبیولوژی هیستوژنوتک