Bacteriuria screening and antimicrobial susceptibility testing of aerobic bacteria by an electrochemical method

Abstract

A method is described for detecting significant bacteriuria and determination of minimal inhibition concentrations (MIC's) of aerobically growing bacteria by using electrochemical electrodes to measure changes of oxygen tensions in liquid nutrient media resulting from bacterial growth.

Urine specimens (n = 577) were screened electrochemically, parallel investigations were performed by standard culture methods and by photometrical measurements.

All the specimens showing significant bacteriuria in standard culture were selected within 3.5 h by the electrochemical technique.

An oxygen index OI was introduced which quantitatively reflects changes in oxygen tension of nutrient media during growth. OI shows good agreement with extinction and light scattering indices, respectively.

On the basis of OI as a parameter of inhibited and uninhibited growth a correlation between OI and MIC's of aerobically growing bacteria was found.

The electrochemical method provides an useful aid for rapid, preliminary antimicrobial susceptibility testing and definite bacteriuria screening.

The application of this method in bacteriological urine diagnostics significantly reduces laboratory work and costs, and can be recommended for the screening of urine specimens to exclude negative specimens from further processing.

Eine Methode zur Ermittlung signifikanter Bakteriurien sowie zur Bestimmung minimaler Hemmkonzentrationen (MHK) aerob wachsender Bakterien wird beschrieben, bei der durch bakterielles Wachstum hervorgerufene Änderungen des Sauerstoffpartialdruckes in flüssigen Nährmedien mit Hilfe elektrochemischer Elektroden gemessen werden.

Es wurden 577 Urinproben elektrochemisch untersucht, vergleichende Untersuchungen wurden mit herkömmlichen Kulturverfahren sowie photometrischen Messungen durchge- führt. Alle Urinproben, die im Kulturverfahren eine signifikante Bakteriurie zeigten, konnten mit der elektrochemischen Technik innerhalb von 3.5 h bestimmt werden.

Ein Sauerstoff-Index OI wurde eingeführt; er widerspiegelt quantitativ die Änderungen des Sauerstoffpartialdruckes in den Nährmedien während des bakteriellen Wachstums.

OI korreliert gut sowohl mit Extinktions- als auch mit Streulicht-Indices.

Auf der Grundlage von OI als einem Parameter für gehemmtes und nicht gehemmtes bakterielles Wachstum wurde eine Korrelation zwischen OI und MHK aerob wachsender Bakterien gefunden. Die elektrochemische Methode stellt sich als ein geeignetes Verfahren für eine schnelle, vorläufige Erreger-Resistenzbestimmung sowie für ein definitives Bakteriurie-Screening dar.

Die Anwendung dieser Methode in der bakteriologischen Harnwegsdiagnostik vermindert deutlich Laborarbeit und Kosten. Sie kann empfohlen werden für die Voruntersuchung von Urinproben mit dem Ziel des Ausschlusses negativer Proben von der weiteren Untersuchung.