在微流控芯片上培养细菌以研究抗生素耐药性

摘要

来源：Liu, P. C., et al. 一种低成本、自动化莫比恒化器的设计与使用：用于抗生素药物筛选条件下细菌的适应性进化。 J. Vis. Exp. (2016)

本视频展示了如何使用微流控芯片在甲氧苄啶抗生素胁迫条件下，对野生型和耐甲氧苄啶的大肠杆菌（E. coli）菌株的生长和形态进行可视化观察与比较。

方案

1. 芯片上生长实验

1. 在将样品载入微流控装置之前，先用去离子水冲洗1小时，再用M9培养基冲洗1小时。
2. 在室温下解冻每日冷冻样品5分钟，并将其接种至含有新鲜M9培养基的新试管中。将样品置于37 °C摇床培养箱中过夜培养。
3. 用M9培养基将微生物样品稀释10倍，并通过向微生物样品容器施加5 psi压力将其载入微流控装置。然后通过向药物培养基容器施加5 psi压力，将甲氧苄啶（TMP）药物培养基载入芯片。通过驱动微流控芯片上两个腔室之间的微机械阀，使微生物与药物混合15分钟。
4. 将微流控芯片置于倒置显微镜上的显微镜培养箱中。使用安装在倒置显微镜上的CCD相机，每小时采集一次生长腔室中的细胞图像，持续8小时。
5. 使用自定义程序脚本，基于细胞图像数据的阈值算法计算细胞数量。注意，细胞数量数据通常取自三个微流控腔室的平均值。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
倒置显微镜	Leica Microsystems	Leica DMI-LED	用于微流控测量，使用数值孔径 NA=0.55 的 40 倍物镜
显微镜培养箱	Live Cell Instrument	CU-109	用于微流控测量
电磁阀（常开型）	Pneumadyne	S10MM-31-12-3	额定功率 1.3 瓦，直流 12 伏
USB 接口卡	Hobby Engineering	USBIO24-R 数字输入/输出模块	用于微流控测量
空气压缩机	Rocker Scientific	ROCKER 440	微流控系统的气压源，最大压力 80 Psi
公鲁尔锁接头转 1/8 英寸插管	ValuePlastics.com	MTLL230-1	用于微流控控制
1/8 英寸插管转 10-32 螺纹接口	ValuePlastics.com	B-1	用于微流控控制
母鲁尔锁接头转 10-32 螺纹接口	ValuePlastics.com	KFTL-1	用于微流控控制
NPN 达林顿晶体管 500 mA，40 V（2N6427）	DigiKey.com	2N6427GOS-ND	用于微流控控制
10 kΩ 碳膜电阻，0.25 W	DigiKey.com	P10KBACT-ND	用于微流控控制
钽电容，10 µF，25 V，±10%	DigiKey.com	478-1841-ND	用于微流控控制
Andor CCD 相机	Andor	Zyla 4.2 Plus SCMOS	用于芯片上微流控成像
甲氧苄啶	Sigma
Difco M9 最低盐培养基 5 倍浓缩液	BD		培养基