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A high sensitive microwave sensor to monitor bacterial and biofilm growth

Authors :
Longo, Matthieu
Rioual, Stéphane
Talbot, Philippe
Faÿ, Fabienne
Hellio, Claire
Lescop, Benoit
Equipe Smart Materials and Related Technologies (Lab-STICC_SMART)
Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC)
École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Laboratoire des Sciences de l'Environnement Marin (LEMAR) (LEMAR)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Brest (UBO)
Laboratoire de Biotechnologie et Chimie Marines (LBCM)
Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Sensing And Bio-sensing Research (22141804) (Elsevier BV), 2022-06, Vol. 36, P. 100493 (6p.), Sensing and Bio-Sensing Research, Sensing and Bio-Sensing Research, 2022, 36, pp.100493. ⟨10.1016/j.sbsr.2022.100493⟩
Publication Year :
2022
Publisher :
Elsevier BV, 2022.

Abstract

Bacterial biofilms have a significant economic and health impact in many different domains. In such films, the extracellular matrix prevents the diffusion of biocides, so antibiotic treatments require a concentration 500 to 1000 times higher than that used to eliminate the same bacteria when present as planktonic stage. Early detection of biofilms is therefore essential for effective eradication. In this paper, we present the development of a real-time and label-free radiofrequency biosensor dedicated to the monitoring of bacteria and biofilm growth. Its principle relies on an open-ended coaxial probe sensitive to the variation of the electrical conductivity of the probed medium in the microwave range. As shown, between 0.3 and 1 GHz, the high sensitivity of the method (2.3 × 104 CFU/mL) highlights the biofilm growing at the early stage of its formation. To demonstrate experimentally such effects, two model bacteria, Vibrio natriegens and P. aeruginosa, are considered. The proposed method should therefore be considered as a promising technique for biofilm monitoring in batch bioreactors or flow cells experiments.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
Sensing And Bio-sensing Research (22141804) (Elsevier BV), 2022-06, Vol. 36, P. 100493 (6p.), Sensing and Bio-Sensing Research, Sensing and Bio-Sensing Research, 2022, 36, pp.100493. ⟨10.1016/j.sbsr.2022.100493⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....0f0736d78fdefb718dd3c5716c11ea69
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.sbsr.2022.100493⟩