Глава 5. ИДЕНТИФИКАЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
Цель идентификации микроорганизмов – определение принадлежности отдельных их популяций к тем или иным видам, родам, семействам и т.д. Процесс идентификации микроорганизмов является одним из самых важных и трудоемких этапов проведения биологических исследований.
Методы идентификации различных микроорганизмов разрабатывались и совершенствовались микробиологами и бактериологами на протяжении многих лет, и сегодня эти методы активно используются в науке, медицине, фармацевтике, промышленном производстве (в том числе продуктов питания).
Разработанные ранее методы представляют собой основу для исследователей и являются базисом большого количества методик, которые позволяют определять следующие свойства бактерий;
- морфологические (особенности и индивидуальные свойства строения клеток);
- культуральные (питание, дыхание, условия роста бактериальной культуры);
- ферментативные (биохимические свойства, связанные со способностью бактериальной культуры расщеплять сахара, белки, разрушать эритроциты);
- антигенные (свойства, связанные с особенностями антигенов чистой бактериальной культуры).
Идентификация любых бактерий с использованием метода посева на питательные среды невозможна без выделения чистой культуры. Это требование в микробиологии связано с тем, что присутствие микробов других родов и семейств во время проведения бактериологических исследований всегда существенно искажает результаты, вследствие чего исследователь делает неверные заключения.
Проблема получения чистой культуры и объективной идентификации микроорганизмов всегда актуальна для микробиологии, микологии и вирусологии. Разработанные методы идентификации микроорганизмов делят на рутинные и современные. Предпочтение отдается методам идентификации, которые выполняются за относительно короткий срок (часы) и отличаются высокой степенью объективности и точности.
Изучение генотипа микроорганизмов стало возможным в результате успешного развития молекулярной биологии и привело к возникновению геносистематики. Исследование генотипа, основанное на анализе нуклеиновых кислот, в принципе позволяет построить со временем естественную (филогенетическую) систему микроорганизмов.
Рутинные методы основаны на получении чистой культуры и изучении ее разнообразных свойств: морфологических, культуральных, биохимических, антигенных и биологических. При этом затрачивается не только множество компонентов реакций и питательных сред, но и, что очень важно при санитарно-микробиологической оценке пищевых продуктов, времени.
При идентификации микроорганизмов, например дрожжей, используют метод нумерической таксономии. Он основан на следующей идее: считаются равноценными различные фенотипические признаки, поддающиеся учету, что позволяет количественно выразить таксономические дистанции между организмами в виде отношения числа положительных признаков к общему числу изученных признаков. Путем количественной оценки возможно большего числа (обычно не менее 100) фенотипических признаков, которые подбирают так, чтобы их варианты были альтернативными и могли обозначаться знаками «минус» или «плюс», определяется сходство между двумя исследуемыми организмами. Степень сходства устанавливается на основании количества совпадающих признаков и выражается в виде коэффициента сходства.
Значение коэффициента сходства может меняться от 0 до 1. Коэффициент 1 означает полную идентичность, а 0 – полное несходство. Оценки комбинаций признаков производят с помощью компьютера. Полученные результаты представляют в виде матрицы сходства и/или в виде дендрограммы. Нумерическая таксономия может применяться при оценке сходства между таксонами микроорганизмов только невысокого ранга (роды, виды). Она не позволяет делать непосредственные выводы относительно генетического родства микроорганизмов, однако в известной степени отражает их филогенетические свойства. Так, установлено, что фенотипические признаки бактерий, поддающиеся изучению в настоящее время, отражают от 5 до 20% свойств их генотипа.
Современные методы идентификации не требуют многочисленного квалифицированного персонала и большого количества времени. Некоторые из них не требуют получения чистых культур. Они в свою очередь делятся на ручные и автоматические.
5.1. РУЧНЫЕ МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ БАКТЕРИЙ
К ручным методам идентификации микроорганизмов относят: систему индикаторных бумажек, наборы мультимикротестов, метод хроматографии.
Ручные тесты, применяемые для индикации и идентификации микроорганизмов, важны для медицинской микробиологии и широко используются в санитарной микробиологии. Их постановка требует соблюдения стандартных условий проведения.
В последние десятилетия разработаны различные тест-системы: API-20E, Enterotube, Mycotube, Patho-Tec, СИБ, ПБДЭ и др. Система Enterotube представляет собой пластиковую камеру с 12 ячейками, содержащими окрашенные диагностические среды. Засев всех сред производится поступательно-вращательными движениями через камеру петли с посевным материалом. Инкубацию проводят в течение 24 ч при 37°С. О положительном или отрицательном результате теста судят по изменению цвета среды, разрыву агара (тест на газообразование) или после введения специальных реактивов (тест на образование индола, реакция Вогес–Проскауэра). Каждый признак обозначают определенной цифрой, поэтому полученные данные можно ввести в компьютер с соответствующей программой и получить ответ о таксономическом положении исследуемого штамма.
Система индикаторных бумажек (СИБ). Она представляет собой диски, пропитанные различными питательными средами. Эти специальные диски можно вносить в пробирки с бактериями или предварительно вкладывать в лунки планшетов, в которые вносят исследуемые культуры микроорганизмов. В частности, используют наборы дисков фирм Minitek (Enterobacteriaceae) и Minitek (Neisseria) для идентификации энтеробактерий и нейссерий. Способ позволяет получить результаты через 4 ч инкубации при 37°С.
Наборы мультимикротестов. Они представляют собой планшеты из пластика с лунками. В лунках располагаются питательные субстраты с индикаторами продуктов метаболизма бактерий. В лунки помещают суспензии изучаемых бактерий и термостатируют. Для идентификации гемофилов, энтеробактерий, листерий, стафилококков и др. используют тесты RapID NH, которые позволяют получить ответ не позднее 4–8 ч.
Серологические методы идентификации бактерий. С их помощью, используя специфические антитела, выявляют бактериальные антигены. Чаще всего в настоящее время пользуются методами ИФА-твердофазным и латекс-агглютинации.
Иммуномагнитное разделение. В основу метода положено использование активированных парамагнитных частиц размером порядка 2–3 мкм, которые покрываются антителами путем выдерживания при пониженной температуре до 24 ч. После инкубации несвязавшиеся антитела отмывают. После такой обработки частицы, покрытые антителами, добавляют к суспендированной пробе продукта питания, предположительно содержащей антигены, к которым специфичны антитела частиц (токсины или целые клетки в случае грамотрицательных бактерий). После добавления частиц пробу инкубируют при нормальной температуре от нескольких минут до нескольких часов, чтобы антитела связались с антигеном. Образованные комплексы собирают магнитом, после чего элюируют антиген и подсчитывают количество связавшихся частиц. Элюированный и сконцентрированный антиген может быть подвергнут другим методам анализа. Так, в одном из исследований иммуномагнитное разделение было сопряжено с проточной цитометрией для установления присутствия в пробе одного из штаммов Е. coli. После отмывки от парамагнитных частиц клетки были помечены флуоресцентными антителами, что позволило подсчитать их количество с помощью проточной цитометрии. Этот метод обладает чувствительностью и позволяет обнаружить примерно 10 КОЕ в пробе говяжьего фарша.
Хроматографические методы. С целью индикации и идентификации микроорганизмов нередко используют хроматографические методы. В объектах исследования определяют химический состав клеточной стенки и некоторые метаболиты микроорганизмов, причем как промежуточные, так и уникальные. Чаще всего у бактерий определяют короткоцепочечные жирные и тейхоевые кислоты, миколевую кислоту, используя метод газожидкостной хроматографии.
Нередко пользуются тонкослойной хроматографией. Содержание этих веществ у различных родов бактерий постоянное, и это явление позволяет идентифицировать виды.
Различия в составе липидов используют для идентификации бактерий на уровне рода и даже вида. Однако этот метод имеет определенные ограничения, поскольку содержание жирных кислот в клетках может зависеть от условий культивирования и возраста культуры.
В систематике некоторых бактерий учитывается состав хинонов и других переносчиков электронов, а также пигментов.
Важная информация о взаимном родстве бактерий может быть получена при изучении клеточных белков – продуктов трансляции генов. На основании изучения мембранных, рибосомных, суммарных клеточных белков, а также отдельных ферментов сформировалось новое направление – белковая таксономия. Спектры рибосомных белков относятся к числу наиболее стабильных и используются для идентификации бактерий на уровне семейства или порядка. Спектры мембранных белков могут отражать родовые, видовые и даже внутривидовые различия. Однако характеристики химических соединений клетки не могут использоваться для идентификации бактерий изолированно от других данных, описывающих фенотип, поскольку нет критерия оценки значимости фе-нотипических признаков.
5.2. МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
Методы выявления РНК и ДНК возбудителей нашли широкое применение в основном при диагностике инфекций. В настоящее время используются тест-системы для распознавания таких видов и групп бактерий, как хламидии, микобактерии, энтерококки, Neisseria gonorrhoeae, Haemophilus influenzae типа b, стрептококки группы В.
Метод сравнения геномов по составу основания ДНК. Как известно, ДНК содержит четыре азотистых основания: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г), цитозин (Ц). По правилам спаривания оснований А = Т и Г = Ц, но молярное отношение (Г + Ц) : (А + Т) варьирует у разных видов и может служить таксономической характеристикой.
Поскольку число водородных связей между основаниями в парах ГЦ больше, чем между основаниями в парах AT, о ГЦ-содержании судят по «температуре плавления» ДНК, т.е. по температуре, при которой происходит разрыв водородных связей, соединяющих цепи ДНК. Разделению цепей сопутствует увеличение оптической плотности, которую измеряют спектрофотометром при А = 260 нм (максимум поглощения ДНК). По мере нагревания образца ДНК поглощение возрастает, а когда ДНК становится одноцепочечной, кривая поглощения достигает плато.
Каждый бактериальный вид ДНК содержит характерное среднее количество ГЦ, и если нуклеотидный состав ДНК у двух сравниваемых микроорганизмов существенно отличается (10–15%), то говорят об их принадлежности к различным таксономическим группам. Однако отсутствия существенных отличий в количестве ГЦ у двух видов бактерий недостаточно для заключения о тождестве этих бактерий: необходимо доказать высокое фенотипическое сходство обоих видов или применить другие генетические методы.
Гибридизация нуклеиновых кислот. В основу метода положена способность нуклеиновых кислот соединяться с комплементарными фрагментами искусственных нитей ДНК/РНК, названная гибридизацией. Искусственные нити метят изотопами или ферментами (пероксидазой или щелочной фосфатазой). Затем образец исследуют в ИФА.
Метод гибридизации нуклеиновых кислот на твердой основе и его сэндвич-модификация распространены больше. В качестве твердой основы служат мембраны из нитроцеллюлозы или нейлона. Не связавшиеся реагенты удаляют многократным отмыванием.
Метод генных зондов. Его используют для идентификации бактерий. От обычной ДНК–ДНК гибридизации этот способ отличается использованием не тотальной ДНК, а ее определенного фрагмента (зонда), содержащего известный ген (генетический маркер). Предварительно создают «банк генов» изучаемой бактерии. С этой целью бактериальную ДНК расщепляют эндонуклеазами, фрагменты ДНК разделяют электрофоретически, методом трансформации определяют их генетические характеристики, отбирают нужный фрагмент ДНК и при помощи лигазы включают в плазмиду, которая служит вектором. Плазмиду с интегрированным известным геном вводят в какой-либо бактериальный штамм, обычно достаточно легко культивируемый. Получают большое количество биомассы, содержащей ДНК-зонд. Выделяют плазмидную ДНК, метят ее радиоактивным изотопом, а затем гибридизируют с ДНК изучаемой бактерии. Методом ауторадиографии выявляют относительную частоту гибридизации маркера с изучаемой ДНК и по этому показателю судят о генетическом родстве известной (бактерии – донора ДНК) и исследуемой бактерий.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Сущностью реакции является амплификация, т.е. увеличение числа копий строго определенных фрагментов молекул ДНК in vitro. Амплифицируемый участок именуют амплификоном.
Для работы ДНК-полимеразы необходимым условием является наличие матрицы и затравки (праймеров). Матрицей является одноцепочечная ДНК, которую ДНК-полимеразы копируют, синтезируя комплементарную полидезоксирибонуклеотидную цепь. Синтез не может начаться без затравки (праймера), представляющей собой олиго- или полинуклеотид, комплементарный матрице и имеющий свободную 3 -1 -ОН группу, с которой начинается присоединение первого нуклеотида вновь синтезируемой цепи. После присоединения каждого нового звена удлиненная цепь содержит на 3 -1 -конце свободную гидроксильную группу, к которой может присоединяться новое звено нуклеотидов. Процесс продолжается пока ДНК не станет полностью двухцепочечной. Таким образом, фермент выполняет функцию отбора нуклеозид-трифосфатов, комплементарных каждому следующему звену матрицы.
Праймеры – это отрезки одноцепочечной ДНК длиной 20–30 нуклеотидов, комплементарные каждой цепи матрицы и служащие затравкой для синтеза новой цепи ДНК. Праймеры комплементарны противоположным цепям ДНК в участках, ограничивающих выбранную область ДНК, и ориентированы 3 -1 -концами навстречу друг другу и в сторону той последовательности, которую необходимо амплифицировать.
При синтезе ДНК праймеры физически встраиваются в цепь новосинтезирующихся молекул ДНК, и каждая из вновь синтезированных с помощью одного из праймеров молекул ДНК может служить матрицей для синтеза комплементарной ДНК с помощью другого праймера.
Продолжительность реакции определяется числом циклов, необходимых для синтеза ДНК-амплификаторов в количестве, достаточном для дальнейшего исследования или последующей индикации.
Индикация может быть произведена известными способами: электрофорезом в агарозе с окрашиванием бромистым этидием, гибридизацией с изотопно или неизотопно мечеными генными зондами, непосредственным колориметрическим, флуорометриче-ским, радиоизотопным определением при использовании в системе ПЦР меченых предшественников синтеза нуклеиновых кислот.
Основные компоненты ПЦР:
- термостабильный фермент ДНК-полимера;
- пара олигонуклеотидных праймеров;
- четыре типа дезоксинуклеозидтрифосфатов;
- копируемая ДНК;
- ионы Мg +2 , необходимые для функционирования ДНК-поли-меразы;
- буферный раствор для поддержания рН во время ПЦР между 6,8–7,8 и минеральное масло для предотвращения испарения.
Используется также аплификатор – прибор для проведения реакции в автоматическом режиме, обеспечивающий поддержку в реакционной смеси заданной температуры в течение заданного времени.
Технология идентификации ДНК-содержащих микроорганизмов выглядит следующим образом.
- Из исследуемого материала выделяется ДНК-матрица.
- В пробирке смешивают ДНК, праймеры, дезоксирибонуклеотидтрифосфаты, буфер и ДНК-полимеразу.
- Пробирку со смесью нагревают до температуры денатурации ДНК –94°С (при этом две цепи ДНК расходятся).
- Затем пробу инкубируют при температуре гибридизации праймеров, в последующем с ДНК-матрицей (40–60°С).
- ДНК-полимераза осуществляет комплементарное достраивание нитей ДНК с помощью дезоксирибонуклеозидтрифосфатов (72°С). В результате проведенного цикла происходит удвоение искомого генетического материала.
- В последующем цикле синтез осуществляется с четырех копий, далее с восьми и т.д. до 20–30 циклов. В результате получают миллионы копий специфического участка ДНК вируса или бактерии.
- Проводится индикация амплифицированного генетического материала вышеизложенным способом.
В ПЦР любая из вновь синтезированных цепей ДНК служит матрицей для синтеза молекул ДНК, соответствующих по длине и последовательности участку ДНК, выбранному для амплификации.
Подготовка пробы материала (выделение ДНК и РНК) должна проводиться в условиях, исключающих перекрестное загрязнение исследуемых проб выделяемыми нуклеиновыми кислотами. Для этого необходимо использовать чистые перчатки, одноразовые пробирки и наконечники к автоматическим пипеткам, УФ-излучение (для обработки помещений и рабочих поверхностей столов и приборов).
Индикация РНК-содержащих вирусов включает следующие этапы.
- Выделение РНК из вируссодержащего материала.
- Синтез на молекуле РНК вируса комплементарной ей цепи ДНК с помощью специфических праймеров и ревертазы (РНК-зависимой ДНК-полимеразы).
- Амплификация комплиментарной ДНК методом ПЦР.
- Многократное повторение циклов денатурации к ДНК в исследуемой пробе при температуре 94°С.
- Сплавление (ожиг) при температуре 56°С с исследуемой ДНК специфичных нуклеотидных затравок (праймеров) и синтез в них при температуре 72°С комплементарных цепей ДНК с помощью фермента термостабильной ДНК-полимеразы. Это приводит к тому, что после 30–40 циклов амплификации концентрация синтезированного фрагмента в исследуемой пробе увеличивается в миллионы раз, что позволяет легко учитывать результаты анализа с помощью электрофореза в агарозном геле с бромистым этидием на приборе «Трансиллюминатор».
Анализ с помощью микроматриц. Простейшая микроматрица является твердым носителем (нейлоновая мембрана, стеклянный слайд или кремниевая пластинка), на который нанесены небольшие количества одноцепочечной ДНК (оцДНК) различных известных видов бактерий. Когда на микроматрицу наносится оцДНК, если на матрице имеются комплементарные ей цепи, происходит гибридизация. Анализ при помощи метода ДНК-микроматрицы для микроорганизмов проходит через этапы подготовки зондов, гибридизации и анализа результатов.
На настоящий момент на одной микроматрице помещается от нескольких сотен до нескольких тысяч проб оцДНК различных видов микроорганизмов. При исследовании патовариантов Xanthomonas использовали микроматрицу с 47 пробами для фингер-принтинга 14 близкородственных штаммов. Этим методом были выявлены однозначные различия между штаммами.
Для определения количественного и видового состава бактериального сообщества без культуральной изоляции можно использовать пробы из последовательности 16S-РНК. Очевидно, что метод микроматриц представляет собой отличный инструмент для определения видов бактерий и биотипирования. Микроматрицы производятся множеством коммерческих предприятий. Среди производимых микроматриц существуют ДНК-, РНК- и белковые микроматрицы, причем последние находят широкое применение.
5.3. АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ БАКТЕРИЙ
Системы распознавания с использованием специальных приборов позволяют за сравнительно короткое время определить вид микроорганизма, а также его чувствительность/устойчивость к антимикробным препаратам.
Наибольшей популярностью пользуются автоматические системы идентификации микроорганизмов типа Microscan и Vitek.
Система Microscan. Данная система идентификации бактерий основана на явлениях турбидиметрии, колориметрии и флуоресценсии. Система включает ряд пластиковых планшетов, в которые помещены биохимически активные субстраты. В основу распознавания грамотрицательных бактерий положено свойство комплекса антиген + антитело испускать «холодное» свечение благодаря искусственной адсорбции на антителах, светящихся в УФ-лучах, специальных белков – флуорохромов. Время анализа – 2 ч. Гемо-филы, анаэробы и дрожжи идентифицируются методом, основанным на иммунохроматографии. Концентрацию антибиотиков определяют с учетом оптической плотности исследуемого субстрата. Система оборудована компьютером и программным обеспечением.
Система Vitek. Здесь используют планшеты. Суспензию бактерий определенной концентрации вносят в лунки. Распознавание микроорганизмов основано на турбидометрии раствора в лунке. Время анализа — от 4–8 до 18 ч. Система оборудована компьютером и программным обеспечением.
Биосенсоры – оптоволоконные методы. Оптическим волокном называют волновод, выполненный из стекла или полимеров и проводящий свет за счет полного внутреннего отражения. В оптоволоконном биосенсоре для улавливания биологической реакции и преобразования ее в различимый оптический сигнал используют оптический или электронный преобразователь.
Оптоволоконный биосенсор представляет собой клиновидный оптоволоконный зонд, покрытый изнутри специфическими антителами. Свет полупроводникового лазера проходит через всю систему оптических волокон и выходит на ее конце в виде исчезающей волны. Когда с антителами на конце связывается флуоресцентно меченый антиген, исчезающая волна взаимодействует с ним, испуская флуоресцентный сигнал во всех направлениях, в том числе и внутрь световода – к сенсорной системе. В качестве флуоресцентной метки используют флуоресцентные красители, такие как Су5.
В оптоволоконной системе поверхностного плазменного резонанса антитела закреплены на поверхности тонкой металлической пленки, расположенной на отражающей поверхности оптически прозрачного стеклянного световода. Когда сквозь волновод проходит видимый или инфракрасный свет, он отражается от металлической пленки. Взаимодействие отраженного света с электронами на поверхности металла и резонансный эффект вызывают сильное поглощение, причем оно тем сильнее, чем выше концентрация комплексов антиген–антитело на поверхности металлической пленки. Чем больше комплексов образовалось, тем длиннее поглощаемые волны.
Оптоволоконный биосенсор применяли для установления наличия Е. coli 0157:Н7 в говяжьем фарше. При использовании двух световодов была достигнута пороговая чувствительность 9 × 10 и 5,2 × 10 КОЕ/г. Результаты были получены в течение 25 мин с момента подготовки образца. При анализе использовали два типа антител и флуоресцентный краситель Су5. Эта же система использовалась для определения L. monocytogenes; инокулят имел концентрацию менее 10 КОЕ/мл и подвергался 20-часовому обогащению. Результаты с биосенсора были получены за 20–45 мин.
Оптоволоконный биосенсор использовали для определения стафилококкового энтеротоксина В в мясе и молоке. Результаты получали в течение 5 мин при использовании одного антитела и в течение 8 мин – при использовании двух. Пороговая чувствительность составила 10 нг/мл.
Метод микрокалориметрии. Метод основан на измерении энтальпии, которая изменяется вследствие метаболической активности растущих микроорганизмов, так как производство тепла тесно связано с физиологической активностью клетки. Исследования проводятся в дискретных или проточных микрокалориметрах.
Изменения температуры, измеряемые с помощью биологических установок, происходят в результате катаболической активности клеток. Чаще всего в пищевой микробиологии применяют установку, обладающую чувствительностью 0,01 кал/ч при объеме пробы 10 мл. Результаты микрокалориметрии зависят от вида микроорганизма, размера инокулята, субстратов и других параметров. Ученые при помощи этого метода успешно идентифицировали промышленные штаммы дрожжей. Для этой цели успешно применяется проточная микрокалориметрия.
В процессе измерений микрокалориметр находится в проточном калориметрическом сосуде. С использованием специальной среды, содержащей семь сахаров, были построены термограммы для девяти молочнокислых бактерий (родов Enterococcus, Leuconostoc и Lactobacillus), которые различаются между собой в степени, достаточной для того, чтобы рекомендовать этот метод для их идентификации. Все культуры выращивались при 37°С (кроме культуры S. Cremoris, выращивавшейся при температуре 30°С), результаты были получены в течение 24 ч.
Метод использовали при определении бактериального заражения консервированных продуктов для разделения видов рода Enterobacteriaceae, определения наличия S. aureus и бактериального заражения говяжьего фарша. При установлении присутствия S. aureus результаты для начальной концентрации 1–10 клеток на 1 мл были получены за 2 ч. При начальной концентрации 2 клетки/мл для получения результатов потребовалось 12–13 ч.
Проточная калориметрия использовалась для определения жизнеспособности восстановленных замороженных клеток S. cerevisiae в течение 3 ч после оттаивания.
При использовании метода для анализа мясного фарша пик производства тепла фиксируется через 24 ч после начала измерения при концентрации бактерий 1–10 КОЕ/г. Результаты микрокалориметрии хорошо коррелируют с результатами прямого подсчета колоний. При концентрации организмов 10 КОЕ/г измеримая скорость производства тепла получается через 6 ч и достигает пика через 10 ч после начала измерения.
Контрольные вопросы и задания
- Назовите условия идентификации микроорганизмов, ее цель и свойства микробной культуры, которые определяют при идентификации.
- Кратко охарактеризуйте рутинные и современные методы идентификации.
- В чем сущность метода нумерической таксономии?
- Опишите сущность систем Enterotube и индикаторных бумажек (СИБ), наборов мультимикротестов.
- Опишите сущность серологических методов идентификации бактерий, метода иммуномагнитного разделения, хроматографического метода.
- Дайте краткое описание метода сравнения геномов по составу основания ДНК.
- Изложите сущность метода гибридизации нуклеиновых кислот и метода генных зондов.
- Подробно охарактеризуйте методику полимеразной цепной реакции (ПЦР).
- Приведите автоматические системы идентификации бактерий: системы Microscan, Vitek, биосенсоры – оптоволоконные методы, метод микрокалориметрии.
Источник