使用微流控装置评估细菌运动能力

Abstract

资料来源： Scheidweiler， D. 等人。 结合流体装置与显微镜和流式细胞术，研究跨空间尺度的多孔介质微生物运输。 J. Vis. Exp.（2020年）。

本视频演示了利用微流控装置通过由随机排列的柱子组成的多孔基质来量化细菌的运动能力。将荧光标记的细菌引入设备，通过显微镜成像它们穿过多孔基质进入观察通道，并分析以生成突破曲线（BTC）。

Protocol

1. 细菌培养条件

1. 在层流罩下工作，使用100微升绿色荧光蛋白（GFP）标记的假 单胞 菌KT2440甘油库存（1 ×^{10 7 mL-1}，储存于-80°C）接种5毫升Luria-Bertani（LB）培养基。在30°C下孵育，同时以250转/分钟摇晃，过夜。
2. 第二天，将100微升过夜培养液重新悬浮于5毫升磅培养基中，并在相同条件下培养5小时（指数相）。将1毫升分量样品放入2毫升管中，冷却至室温（~15分钟），然后离心（2300 x g，5 分钟）。
3. 去除上清液，向沉淀中加入1毫升的运动缓冲液。短暂地用漩涡均匀化样品。稀释至所需细胞浓度，例如5 x 10^{5 mL-1}。
4. 对于涉及自然群落的实验，如源自溪流的，则准备非选择性培养基。例如，可以使用经过无菌过滤和高压灭菌处理的溪流水，或添加复杂碳源（LB介质）的人工溪流水介质。

2. 聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控器件的制备

1. 通过计算机辅助绘图（CAD）软件设计所需的多孔几何形状，该软件由一个圆矩阵组成（即不透水的流动障碍），通过半径大小和中心坐标描述。
   注： 图1A中提供了一个具有随机晶粒和孔径的多孔几何示例。靠近出口的无障碍观测通道便于获取突破曲线（BT....

Results

图1：用于研究多孔介质中微生物运输的流体装置 （A）由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）铣削的流体装置示意图。多孔基体被铣入设备的底层，并用螺丝关闭盖子。剖面图显示了流体装置内柱子的排列情况。该插入件显示一个多孔基体，具有规律间隔的柱子网格和相应的速度流场。（B）聚二甲基硅氧烷（PDMS）装置安装在显微镜玻片上。图中分别连接着介质储层和注射器泵的进出流量。显微计数的观察室作为独立腔室，放置在同一显微镜载玻片上，没有多孔基质。插入图显示一个多孔基体，柱子排列随机（直径和间距）。

....

Materials