eXtreme gradient boosting-based classification of bacterial mixtures in water and milk using wireless microscopic imaging of quorum sensing peptide-conjugated particles

单核细胞增生李斯特菌 空肠弯曲杆菌 大肠杆菌 屎肠球菌 微生物学 细菌 生物 枯草芽孢杆菌 群体感应 色谱法 化学 食品科学 生物膜 生物化学 抗生素 基因 遗传学
作者
Yan Liang,Min Hee Lee,Avory Zhou,Bradley Khanthaphixay,Dong Soo Hwang,Jeong‐Yeol Yoon
出处
期刊:Biosensors and Bioelectronics [Elsevier BV]
卷期号:227: 115144-115144 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.bios.2023.115144
摘要

Numerous bacteria can cause water- and foodborne diseases and are often found in bacterial mixtures, making their detection challenging. Specific bioreceptors or selective growth media are necessary for most bacterial detection methods. In this work, we collectively used five quorum sensing-based peptides identified from bacterial biofilms to identify 10 different bacterial species (Bacillus subtilis, Campylobacter jejuni, Enterococcus faecium, Escherichia coli, Legionella pneumophila, Listeria monocytogenes, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella Typhimurium, Staphylococcus aureus, Vibrio parahaemolyticus) and their mixtures in water and milk. Four different machine learning classification methods were used: k-nearest neighbors (k-NN), decision tree (DT), support vector machine (SVM), and eXtreme Gradient Boosting (XGBoost). Peptides were crosslinked to submicron particles, and peptide-bacteria interactions on paper microfluidic chips caused the particle aggregation. A wireless, pocket fluorescence microscope (interfaced with a smartphone) counted such particle aggregations. XGBoost showed the best accuracy of 83.75% in identifying bacterial species from water samples using 320 different datasets and 91.67% from milk samples using 140 different datasets (5 peptide features per dataset). Each peptide's contribution to correct classification was evaluated. The results were concentration-dependent, allowing the identification of a dominant species from bacterial mixtures. Using XGBoost and the previous milk database, we tested 14 blind samples of various bacterial mixtures in milk samples, with an accuracy of 81.55% to predict the dominant species. The entire process could be completed within a half hour. The demonstrated system can provide a handheld, low-cost, easy-to-operate tool for potential hygiene spot-checks, public health, or personal healthcare.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
四叶草哦完成签到,获得积分10
7秒前
dwdwdw完成签到 ,获得积分10
13秒前
无情的山雁完成签到 ,获得积分10
17秒前
zhang完成签到,获得积分10
17秒前
sci完成签到 ,获得积分10
24秒前
南城完成签到 ,获得积分10
29秒前
四叶草完成签到 ,获得积分10
30秒前
科研鱼完成签到 ,获得积分10
31秒前
36秒前
雪落你看不见完成签到,获得积分10
37秒前
努力发布了新的文献求助10
41秒前
lhn完成签到 ,获得积分10
46秒前
tszjw168完成签到 ,获得积分0
46秒前
46秒前
Lin完成签到 ,获得积分10
49秒前
cdercder应助点点采纳,获得10
52秒前
科研猫完成签到,获得积分10
54秒前
李y梅子完成签到 ,获得积分10
55秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
57秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
57秒前
111完成签到,获得积分10
59秒前
娅娃儿完成签到 ,获得积分10
1分钟前
d_fishier完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xixixi完成签到 ,获得积分10
1分钟前
沐偶完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
屿森完成签到 ,获得积分10
1分钟前
乐乐应助努力采纳,获得10
1分钟前
Copyright应助朱洪帆采纳,获得10
1分钟前
whuhustwit完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
wuqs发布了新的文献求助10
1分钟前
Lzk完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
xiaoze完成签到 ,获得积分10
1分钟前
完美世界应助尊敬的灰狼采纳,获得10
1分钟前
wuqs完成签到,获得积分10
1分钟前
MSYMC完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Akim应助专注的念烟采纳,获得10
1分钟前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7298296
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8916642
关于积分的说明 18879477
捐赠科研通 6963240
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3210642
关于科研通互助平台的介绍 2379958
邀请新用户注册赠送积分活动 2187125