BluBAC system for determining microbial growth in clinical microbiological diagnosis samples by combining photostimulation and turbidimetry

Abstract

An experimental Workstation was designed, named BluBAC, intended for the microbiological diagnosis in clinical samples, which integrates photostimulation in two zones of the visible light spectrum: red (625 to 644 nm) and blue (430 to 480 nm), together with turbidimetric determinations in biological samples. It allows the analysis of photostimulation on microbial growth. The workstation comprises optoelectronic components and a MSP430 family microcontroller, connected through a Usb port to a computer for processing and visualizing the output signals coming from the samples. The signals are obtained through a graphic control interface in Visual Studio. The influence of the stimulation parameters (wavelength, light intensity, frequency and intensity of stimulation) on the growth of Escherichia coli cells was studied in bacterial cell cultures in DKD medium. The combination of photostimulation with turbidimetric determinations facilitated microbial detection, with decreased lag time and a longer exponential growth phase, stimulating bacterial growth more than other methods previously reported. These results evidenced the potential advantages of the experimental workstation BluBAC over other clinical microbiological diagnostic systems available in the market.

Se diseñó la estación de trabajo experimental BluBAC para el diagnóstico microbiológico en muestras clínicas, que integra la fotoestimulación en dos zonas del espectro luminoso visible: rojo (630 nm) y azul (de 430 a 480 nm) y permite la medición de turbidez en las muestras biológicas. De esta forma se puede analizar la influencia de la fotoestimulación en el crecimiento microbiano. La misma está formada por dispositivos optoelectrónicos y un microcontrolador de la familia MSP430 conectado a un ordenador a través de un puerto USB, en el que se procesan y grafican las señales de salida de las muestras, dichas señales obtenidas a través de una interfaz de control en Visual Studio. Se estudió la influencia de los parámetros del estímulo aplicado (longitud de onda, intensidad luminosa, frecuencia de estimulación e intensidad del estímulo) sobre el crecimiento de células de Escherichia coli cultivada en medio DKD. Se observó que la combinación de la fotoestimulación con la determinación de turbidez facilita la detección microbiana con un tiempo de latencia menor y una fase exponencial de mayor duración, lo que permitió estimular el crecimiento del microorganismo mucho más que mediante otros métodos previamente reportados. Estos resultados evidenciaron las ventajas potenciales de la estación experimental BluBAC sobre otros sistemas disponibles comercialmente para el diagnóstico microbiológico en muestras clínicas.