Name: Ein Continuous Culture Millifluidic Device zur Untersuchung von Escherichia coli unter niedrigen und schwankenden Nährstoffbedingungen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-07-07T13:05:00.000+00:00
Duration: 6 min 22 s
Description: Erfahren Sie die Verwendung des millifluidischen Continuous-Culture-Device (MCCD) zur Kultivierung von Escherichia coli unter niedrigen und schwankenden Nährstoffbedingungen. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung mikrobieller Physiologie in ökologisch relevanten Umgebungen.

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<ol><li>Stocker, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Marine+microbes+see+a+sea+of+gradients%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Marine microbes see a sea of gradients.</a> Science. 338 (6107), 628-633 (2012).</li>
<li>Vorholt, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+life+in+the+phyllosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Microbial life in the phyllosphere.</a> Nat Rev Microbiol. 10 (12), 828-840 (2012).</li>
<li>Or, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+constraints+affecting+bacterial+habitats+and+activity+in+unsaturated+porous+media%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Water+Resour%22%5BJournal%5D)">Physical constraints affecting bacterial habitats and activity in unsaturated porous media: a review.</a> Adv Water Resour. 30 (6–7), 1505-1527 (2007).</li>
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<li>Moore, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Processes+and+patterns+of+oceanic+nutrient+limitation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Geosci%22%5BJournal%5D)">Processes and patterns of oceanic nutrient limitation.</a> Nat Geosci. 6 (9), 701-710 (2013).</li>
<li>Doranga, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nutrition+of+Escherichia+coli+within+the+intestinal+microbiome%5BTitle%5D)+AND+%22EcoSal+Plus%22%5BJournal%5D)">Nutrition of Escherichia coli within the intestinal microbiome.</a> EcoSal Plus. 12 (1), eesp-0006(2024).</li>
<li>Rodríguez-Verdugo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+rate+of+environmental+fluctuations+shapes+ecological+dynamics+in+a+two-species+microbial+system%5BTitle%5D)+AND+%22Ecol+Lett%22%5BJournal%5D)">The rate of environmental fluctuations shapes ecological dynamics in a two-species microbial system.</a> Ecol Lett. 22 (5), 838-846 (2019).</li>
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<li>Elena, S. F., Lenski, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+experiments+with+microorganisms%3A+the+dynamics+and+genetic+bases+of+adaptation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Genet%22%5BJournal%5D)">Evolution experiments with microorganisms: the dynamics and genetic bases of adaptation.</a> Nat Rev Genet. 4 (6), 457-469 (2003).</li>
<li>Beaumont, H. J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+evolution+of+bet+hedging%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Experimental evolution of bet hedging.</a> Nature. 462 (7269), 90-93 (2009).</li>
<li>Schaechter, M., Maaloe, O., Kjeldgaard, N. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dependency+on+medium+and+temperature+of+cell+size+and+chemical+composition+during+balanced+growth+of+Salmonella+typhimurium%5BTitle%5D)+AND+%22J+Gen+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Dependency on medium and temperature of cell size and chemical composition during balanced growth of Salmonella typhimurium.</a> J Gen Microbiol. 19 (3), 592-606 (1958).</li>
<li>Ballesta, J. P. G., Schaechter, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+shift-down+and+growth+inhibition+on+phospholipid+metabolism+of+Escherichia+coli%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bacteriol%22%5BJournal%5D)">Effect of shift-down and growth inhibition on phospholipid metabolism of Escherichia coli.</a> J Bacteriol. 107 (1), 251-258 (1971).</li>
<li>Nguyen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+distinct+growth+physiology+enhances+bacterial+growth+under+rapid+nutrient+fluctuations%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">A distinct growth physiology enhances bacterial growth under rapid nutrient fluctuations.</a> Nat Commun. 12 (1), (2021).</li>
<li>Novick, A., Szilard, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Description+of+the+chemostat%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Description of the chemostat.</a> Science. 112 (2920), 715-716 (1950).</li>
<li>Egli, T., Lendenmann, U., Snozzi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetics+of+microbial+growth+with+mixtures+of+carbon+sources%5BTitle%5D)+AND+%22Antonie+Van+Leeuwenhoek%22%5BJournal%5D)">Kinetics of microbial growth with mixtures of carbon sources.</a> Antonie Van Leeuwenhoek. 63 (3-4), 289-298 (1993).</li>
<li>Lendenmann, U., Snozzi, M., Egli, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetics+of+the+simultaneous+utilization+of+sugar+mixtures+by+Escherichia+coli+in+continuous+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Environ+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Kinetics of the simultaneous utilization of sugar mixtures by Escherichia coli in continuous culture.</a> Appl Environ Microbiol. 62 (5), 1493-1499 (1996).</li>
<li>Tappe, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cultivation+of+nitrifying+bacteria+in+the+retentostat%2C+a+simple+fermenter+with+internal+biomass+retention%5BTitle%5D)+AND+%22FEMS+Microbiol+Ecol%22%5BJournal%5D)">Cultivation of nitrifying bacteria in the retentostat, a simple fermenter with internal biomass retention.</a> FEMS Microbiol Ecol. 19 (1), 47-52 (1996).</li>
<li>Neidhardt, F. C., Bloch, P. L., Smith, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Culture+medium+for+enterobacteria%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bacteriol%22%5BJournal%5D)">Culture medium for enterobacteria.</a> J Bacteriol. 119 (3), 736-747 (1974).</li>
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<li>Koch, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oligotrophs+versus+copiotrophs%5BTitle%5D)+AND+%22BioEssays%22%5BJournal%5D)">Oligotrophs versus copiotrophs.</a> BioEssays. 23 (7), 657-661 (2001).</li>
<li>Muenster, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concentrations+and+fluxes+of+organic+carbon+substrates+in+the+aquatic+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Antonie+Van+Leeuwenhoek%22%5BJournal%5D)">Concentrations and fluxes of organic carbon substrates in the aquatic environment.</a> Antonie Van Leeuwenhoek. 63 (3-4), 243-274 (1993).</li>
<li>Murugan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Roadmap+on+biology+in+time+varying+environments%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Biol%22%5BJournal%5D)">Roadmap on biology in time varying environments.</a> Phys Biol. 18 (4), (2021).</li>
<li>Cox, C. D., Bavi, N., Martinac, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+mechanosensors%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Physiol%22%5BJournal%5D)">Bacterial mechanosensors.</a> Annu Rev Physiol. 80 (1), 71-93 (2018).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>1k Ohm Widerstand</td><td>BC Robotics</td><td>ELC-021</td><td>Leistungsbelastbarkeit: 1/6 W</td></tr><tr><td>1N4001 Diode</td><td>BC Robotics</td><td>ELC-001</td><td>DC-Rückspannung: 50 V; mittlerer Gleichrichterstrom: 1 A</td></tr><tr><td>3-stop Platin-gehärtete Silikon-peristaltische Schläuche</td><td>Innofluid</td><td>SE-TUB-SIL-SSS-2.4*0.8</td><td>Innendurchmesser 0,8 mm; Außendurchmesser 2,4 mm; kompatibel mit verwendeter peristaltischer Pumpe</td></tr><tr><td>3-Wege-Magnetventile</td><td>Emerson Electric Co. </td><td>0055A301L0T00F3</td><td>12 V DC, 1 W</td></tr><tr><td>Aluminiumfolie</td><td></td><td></td><td>Geeignet für Autoklavieren</td></tr><tr><td>Arduino Uno Rev4</td><td>Arduino</td><td>SKU ABX00173</td><td></td></tr><tr><td>Autoklav</td><td>Systec</td><td>D-200</td><td>Oder von anderer Firma</td></tr><tr><td>Verschlusskappe mit drei Anschlüssen &ndash; für 1 und 2 L Flaschen</td><td>Nalgene</td><td>2162-0531</td><td>Oder von anderer Firma (stellen Sie sicher, dass sie zu den ausgewählten Flaschen passen)</td></tr><tr><td>Verschlusskappe mit drei Anschlüssen &ndash; für 4 L Flasche</td><td>Nalgene</td><td>2162-0830</td><td>Oder von anderer Firma (stellen Sie sicher, dass sie zu den ausgewählten Flaschen passen)</td></tr><tr><td>Zelldichtemesser CO8000</td><td>WPA biowave</td><td></td><td>OD-Meter</td></tr><tr><td>Zentrifuge</td><td>Eppendorf</td><td>5804R</td><td>Zentrifuge, die für 50 mL Falcon-Röhrchen geeignet ist</td></tr><tr><td>Zentrifuge</td><td>Eppendorf</td><td>5424R</td><td>Zentrifuge, die für 1,5 und 2 mL Eppendorf-Röhrchen geeignet ist</td></tr><tr><td>Kegelförmiges Zentrifugenröhrchen - 50 mL</td><td>Fischer Scientific</td><td>10788561</td><td>Falcon-Röhrchen</td></tr><tr><td>Kulturröhrchen (14 mL, steril)</td><td>Greiner bio-one</td><td></td><td>Kulturröhrchen</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma Aldrich</td><td>493511</td><td>Auf 70% verdünnen</td></tr><tr><td>Durchflusszytometer</td><td>Beckman</td><td>C09756</td><td>CYTOFlex</td></tr><tr><td>Glutaraldehyd 25%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>G5882</td><td>Oder von anderer Firma</td></tr><tr><td>Maßzylinder - 500 mL</td><td>Nalgene</td><td>3662-0500 </td><td>Oder von anderer Firma</td></tr><tr><td>Inkubatorbox</td><td></td><td></td><td>Maßgefertigte Inkubatorbox &ndash; Wenden Sie sich für Konstruktionsdetails an die entsprechenden Autoren</td></tr><tr><td>LabV1 Intelligente peristaltische Pumpe mit niedrigem Durchfluss</td><td>Innofluid</td><td>SE-LABV1-AMC12(10)</td><td>Erhältlich bei Darwin Microfluidics</td></tr><tr><td>Luer-Stecker auf Barb-Anschluss</td><td>Aldrich</td><td>Z277142</td><td>Luer-Stecker auf Barb-Adapter kompatibel mit 0,8 mm ID-Schlauch (siehe Abbildung 1C)</td></tr><tr><td>Luer-Stecker auf Gewinde</td><td>Aldrich</td><td>Z277142</td><td>Zum Verbinden des Magnetventils mit dem "Einlassschlauch" (siehe Abbildung 1D)</td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks</td><td>R2022b oder höher</td><td>Software zum Ausführen der kundenspezifischen Software für die Magnetventile</td></tr><tr><td>MOPS EZ Rich Defined Medium Kit</td><td>Teknova</td><td>M2105</td><td>MOPS-Medium für Enterobakterien</td></tr><tr><td>Einweg-Luer-Rückschlagventil</td><td>Masterflex</td><td>30505-92</td><td>Verhindert Rückfluss in die Mediumreservoirs</td></tr><tr><td>Rohrschneider - 0-37 mm</td><td>KS Tools</td><td>2222051</td><td>Oder von anderer Firma</td></tr><tr><td>Pipetten-Set</td><td>Fisher Scientific</td><td>05-403-151</td><td>Oder von anderer Firma</td></tr><tr><td>Platin-gehärtete Silikonschläuche - 1/16 Zoll</td><td>Nalgene</td><td>8060-0020</td><td>Innendurchmesser 1/16 Zoll (1,6 mm); wird für Experimente mit schwankenden Nährstoffen verwendet</td></tr><tr><td>Platin-gehärtete Silikonschläuche - 1/8 Zoll</td><td>Nalgene</td><td>8060-0030</td><td>Innendurchmesser 1/8 Zoll (3,2 mm); wird für Experimente mit schwankenden Nährstoffen verwendet</td></tr><tr><td>Polypropylen-Copolymer-Flasche - 1 L </td><td>Nalgene</td><td>2126-1000</td><td>Oder von anderer Firma</td></tr><tr><td>Polypropylen-Copolymer-Flasche - 2 L</td><td>Nalgene</td><td>2126-2000</td><td>Oder von anderer Firma</td></tr><tr><td>Polypropylen-Copolymer-Flasche - 4 L</td><td>Nalgene</td><td>2126-4000</td><td>Oder von anderer Firma</td></tr><tr><td>Serologische Pipette - 5 mL</td><td>Corning</td><td>CLS4487</td><td>Oder von anderer Firma</td></tr><tr><td>Lötfreier Steckbrett</td><td>BC Robotics</td><td>PROTO-001</td><td></td></tr><tr><td>Sterivex-HV-Filter - 0,45 µm PVDF</td><td>Millipore</td><td>SVHV01015</td><td></td></tr><tr><td>SYBR Green I Nukleinsäure-Gel-Farbstoff</td><td>Invitrogen</td><td>S7563</td><td>Nukleinsäure-Farbstoff für Zellzählung im Durchflusszytometer</td></tr><tr><td>TIP120 Darlington-Transistor</td><td>BC Robotics</td><td>TRN-005</td><td></td></tr><tr><td>Röhrchen - 1,5 mL</td><td>Eppendorf</td><td>3810X</td><td>Röhrchen zum Zentrifugieren von Zellkulturen und zum Lagern von Pellets</td></tr><tr><td>Entlüftungsfilter</td><td>Millex</td><td>SLFG05000</td><td>0,2 µm hydrophober Entlüftungsfilter</td></tr><tr><td>Abfallbehälter</td><td></td><td></td><td>Das Fassungsvermögen sollte mindestens das gesamte Medienvolumen betragen, das im Experiment verwendet wird</td></tr></tbody></table>

ein continuous culture millifluidic device zur untersuchung von escherichia coli unter niedrigen und schwankenden nährstoffbedingungen

A Continuous Culture Millifluidic Device for the Study of Escherichia coli under Low and Fluctuating Nutrient Conditions

Ein Continuous Culture Millifluidic Device zur Untersuchung von Escherichia coli unter niedrigen und schwankenden Nährstoffbedingungen

Microbial habitats in nature are often characterized by low concentrations of mixed nutrients, spatial heterogeneity, and temporal fluctuations. However, ...

a-continuous-culture-millifluidic-device-for-study-escherichia-coli

Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

Dieses Protokoll beschreibt eine mikrofluidische Co-Kultur-Modell für die gleichzeitige und lokalisierte Kultur von Epithelzellen und Bakterien. Dieses Modell kann zur Untersuchung der Rolle der verschiedenen löslichen molekularen Signalen auf Pathogenese sowie Bildschirm die Wirksamkeit der vermeintlichen probiotischen Bakterienstämmen verwendet werden können.

Mikrofluidik-Co-Kultur von Epithelzellen und Bakterien für die Untersuchung Löslich Signal-vermittelte Wechselwirkungen

Wir stellen eine einfache Methode zur mikrofluidischen Vorrichtungen, die nach vergleichbaren dynamischen Bedingungen, um mehrere verschiedene Stämme zu produzieren, ohne die Notwendigkeit für einen Reinraum oder weiche Lithographie.

Einer mikrofluidischen Vorrichtung für ein Studium mehrere verschiedene Stämme

Quelle: Pioli, R., et al., Strukturierung von Mikroorganismen und Mikropartikeln durch sequentielle Kapillaritäts-unterstützte Assemblierung. J. Vis. Exp. (2021)Dieses Video zeigt die Methode zum Einfangen einzelner fluoreszenzmarkierter Escherichia coli (E. coli)- Zellen in mikrofluidischen Fallen unter Verwendung einer kohlenstofffreien Suspension und eines kontrollierten Flusses, gefolgt von einer Nährstoffzugabe zur Auslösung des Wachstums und der Fluoreszenzbildgebung von Mikrokolonien.

Mikrofluidische Strukturierung und fluoreszenzbasierte Verfolgung des einzelligen Bakterienwachstums

Quelle: Jian, X. et. al., Automatisierte mikrobielle Kultivierung und adaptive Evolution mit dem mikrobiellen Mikrotröpfchenkultursystem (MMC). J. Vis. Exp. (2022)Dieses Video zeigt den Einsatz einer mikrofluidischen Tröpfchen-basierten Plattform zur Echtzeitüberwachung des Bakterienwachstums. Durch die Erzeugung einheitlicher Tröpfchen, die Bakteriensuspensionen enthalten, und deren Führung durch einen Nachweisweg ermöglicht das System eine kontinuierliche optische Messung der Zelldichte, um...

Echtzeit-Überwachung des Bakterienwachstums mit einem mikrofluidischen Mikrotröpfchenkultursystem

Quelle: Cabeen, M. T., et al. Einzellige mikrofluidische Analyse von Bacillus subtilis. J. Vis. Exp. (2018)Das Video demonstriert den Einsatz eines mikrofluidischen Geräts zur Beobachtung des bakteriellen Wachstums auf Einzelzellebene. Es zeigt, wie nicht bewegliche bakterielle Zellen, die in mikrogroßen Gräben eingeschlossen sind, kontinuierlich unter einem Fluoreszenzmikroskop genährt und abgebildet werden. Das Setup ermöglicht eine Echtzeitvisualisierung der Zellteilung und der...

Verfolgung des Bakterienwachstums bei Einzelzellauflösung in einem mikrofluidischen System

In diesem Protokoll wird die Herstellung, der Aufbau und die grundlegende Bedienung eines mikrofluidischen Pikoliter-Bioreaktors (PLBR) für die Einzelzellanalyse von prokaryotischen Mikroorganismen vorgestellt. Industriell relevante Mikroorganismen wurden als Proof of Principle analysiert, was Einblicke in die Wachstumsrate, Morphologie und phänotypische Heterogenität über bestimmte Zeiträume ermöglicht, was mit herkömmlichen Methoden kaum möglich ist.

Mikrofluidischer Picoliter-Bioreaktor für die mikrobielle Einzelzellanalyse: Herstellung, Systemaufbau und Betrieb

Wir beschreiben ein kostengünstiges, konfigurierbares Morbidostat, das die Charakterisierung von Antibiotikaresistenzen durch dynamische Anpassung der Wirkstoffkonzentration ermöglicht. Das Gerät kann mit einer gemultiplexten mikrofluidischen Plattform integriert werden. Der Ansatz kann für Laborstudien zur Antibiotikaresistenz skaliert werden.

Design und die Verwendung eines Low Cost, Automatisierte Morbidostat für Adaptive Evolution der Bakterien unter Antibiotikums Selection

Wir präsentieren Ihnen eine Methode zur Analyse von einzelnen Bakterienzelle Linien mit Bacillus Subtilis als Beispiel mikrofluidischen. Die Methode überwindet Mängel der traditionellen analytischen Methoden in der Mikrobiologie durch Beobachtung von Hunderten von Generationen der Zelle unter eng kontrollierbar und einheitliche Wachstumsbedingungen ermöglicht.

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Diese Arbeit stellt eine Mikroskopiemethode vor, die eine Live-Bildgebung einer einzelnen Zelle von Escherichia coli zur Analyse und Quantifizierung des stochastischen Verhaltens synthetischer Genkreise ermöglicht.

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Dieses Protokoll stellt ein Verfahren zur Herstellung eines doppelschichtigen mikrofluidischen Chips und zur Analyse des mikrobiellen Wachstums unter schnellen Sauerstoffoszillationen vor. Die Leistung des Geräts wurde durch Sauerstoffmessung in Flüssigkeitskanälen und mikrobielle Kultivierung validiert.

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Erfahren Sie die Verwendung des millifluidischen Continuous-Culture-Device (MCCD) zur Kultivierung von Escherichia coli unter niedrigen und schwankenden Nährstoffbedingungen. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung mikrobieller Physiologie in ökologisch relevanten Umgebungen.

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