منصة الموائع الدقيقة لدراسة الانسداد الحيوي في الوسائط المسامية

تسمح هذه الطريقة بالدراسة المنهجية لتأثير حجم المسام ومعدل التدفق على تطور الأغشية الحيوية في الوسائط المسامية الطبيعية والاصطناعية ، وبالتالي يمكن تفكيك الآلية الأساسية للانسداد الحيوي للوسائط المسامية. تتمثل المزايا الرئيسية للتقنيات في أعلى دقة مكانية وزمنية للتغيير ، وقدرة المنصة على التكيف مع مجموعة من الظروف والمتطلبات التجريبية. ابدأ بتشغيل حاضنة صندوق المجهر قبل ثلاث ساعات من التجربة لضمان درجة حرارة ثابتة تبلغ 25 درجة مئوية.

قم بتوصيل أنبوب المدخل والمخرج بجهاز الموائع الدقيقة. قم بتأمين الاتصال بين الأنبوب والمحقنة عن طريق إدخال إبرة قطرها الخارجي 0.6 ملم في أنبوب المدخل. ضع جهاز الموائع الدقيقة ، و 30 ملليلترا من الماء منزوع الأيونات ، و 30 ملليلترا من وسط الاستزراع في مجفف فراغ وقم بتفريغها لمدة ساعة واحدة على الأقل.

بمجرد الانتهاء من ذلك ، اسحب ببطء وسط الاستزراع والماء منزوع الأيونات إلى حقنتين منفصلتين سعة 30 ملليلتر. بعد ذلك ، قم بتركيب جهاز الموائع الدقيقة على المجهر وضع أنبوب المخرج في حاوية نفايات. قم بتوصيل المحقنة المملوءة بالماء منزوع الأيونات بقناة الموائع الدقيقة من خلال أنبوب الموائع الدقيقة وقم بحقن الماء ببطء حتى يخرج من مخرج مستشعر الضغط.

املأ مستشعر الضغط بالماء واغسل جميع الفقاعات من الأنبوب الذي يربط قناة الموائع الدقيقة ومستشعر الضغط. أغلق مخرج مستشعر الضغط بالبراغي المخصصة لمستشعر الضغط. املأ بقية قناة الموائع الدقيقة بالماء منزوع الأيونات.

بعد ذلك ، ضع مرشح 1.2 ميكرومتر على حقنة وسائط الثقافة. قم بإزالة حقنة الماء وقم بتوصيل المحقنة بعناية بأنبوب الموائع الدقيقة المدخل. بعد تركيب المحقنة على مضخة المحقنة ، اغسل القناة بوسط الاستزراع بمعدل تدفق 2 ملليلتر في الساعة لمدة ساعة واحدة.

بعد ذلك ، اضبط مضخة المحقنة على معدل التدفق المطلوب أثناء التجربة واضبط قراءة ضغط مستشعرات الضغط على الصفر. بعد ذلك ، ماصة ملليلتر واحد من ثقافة Bacillus subtilis NCIB 3610 بكثافة بصرية تبلغ 0.1 بطول موجة 600 نانومتر في قارورة طرد مركزي سعة 1.5 ملليلتر. لتحميل الثقافة البكتيرية في قناة الموائع الدقيقة ، ضع أنبوب المخرج في قارورة الطرد المركزي وانتظر لمدة خمس دقائق لإزالة أي فقاعات هواء محتملة من مخرج الأنبوب.

بمجرد الانتهاء من ذلك ، اسحب 150 ميكرولترا من المحلول البكتيري بمعدل تدفق واحد ملليلتر في الساعة حتى تمتلئ قناة الموائع الدقيقة بالثقافة البكتيرية. بعد ذلك ، قم بإزالة مرشح حقنة وسائط الثقافة بعناية وضع المخرج في حاوية النفايات. اترك الخلايا البكتيرية في ظروف التدفق الصفري في قناة الموائع الدقيقة لمدة ثلاث ساعات للسماح لسطحها بالتعلق في الوسط المسامي.

لبدء التجربة ، ابدأ التدفق عن طريق ضبط مضخة المحقنة على معدل التدفق المطلوب وابدأ قراءة الضغط عند هرتز واحد قبل الحصول على صور الأغشية الحيوية النامية في الفترة الزمنية المطلوبة ، والتكوين البصري ، والتكبير. تم تصور عملية تكوين الأغشية الحيوية باستخدام المجهر ذي المجال الساطع ، حيث ظهرت الخلايا البكتيرية والأغشية الحيوية في الصور كوحدات بكسل أغمق. خلال تجربة استغرقت 24 ساعة ، استعمرت الأغشية الحيوية التي نمت بشكل عشوائي في البداية الوسط المسامي بأكمله تقريبا.

حدثت التغطية السطحية للغشاء الحيوي الرقيق أسرع بنسبة 10٪ عند أصغر حجم للمسام مقارنة بأكبر حجم للمسام في 20 ساعة. أظهر ارتباط تغطية سطح الأغشية الحيوية مع تراكم الضغط أن الانسداد في قناة الموائع الدقيقة ذات حجم المسام الأصغر أدى إلى فرق ضغط أعلى بين المدخل والمخرج مقارنة بحجم المسام الأكبر. أهم الجوانب التي يجب تذكرها هي إجراء التجربة في بيئة مستقرة لدرجة الحرارة وإزالة الغازات من جهاز الموائع الدقيقة والحلول جيدا لتجنب تكوين الفقاعة.

تسمح هذه الطريقة للدراسات المنهجية بكشف الآليات الأساسية لنمو الأغشية الحيوية في كل من الوسائط المسامية الصناعية والطبيعية فيما يتعلق بتأثير معدل التدفق وحجم المسام.