Name: Un dispositivo millifluidico in coltura continua per lo studio di Escherichia coli in condizioni nutritive basse e fluttuanti (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-07-07T13:05:00.000+00:00
Duration: 6 min 22 s
Description: Scopri la coltura continua millifluidica per studiare Escherichia coli in condizioni nutritive basse e fluttuanti. Questo metodo consente di analizzare la crescita batterica in ambienti simili a quelli naturali.

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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>
<li>Nguyen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Environmental+fluctuations+and+their+effects+on+microbial+communities%2C+populations+and+individuals%5BTitle%5D)+AND+%22FEMS+Microbiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Environmental fluctuations and their effects on microbial communities, populations and individuals.</a> FEMS Microbiol Rev. 45 (1), (2021).</li>
<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>
<li>Thaiss, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transkingdom+control+of+microbiota+diurnal+oscillations+promotes+metabolic+homeostasis%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Transkingdom control of microbiota diurnal oscillations promotes metabolic homeostasis.</a> Cell. 159 (3), 514-529 (2014).</li>
<li>Kearney, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orthogonal+dietary+niche+enables+reversible+engraftment+of+a+gut+bacterial+commensal%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Rep%22%5BJournal%5D)">Orthogonal dietary niche enables reversible engraftment of a gut bacterial commensal.</a> Cell Rep. 24 (7), 1842-1851 (2018).</li>
<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>
<li>Controlling a solenoid valve with Arduino. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://bc-robotics.com/tutorials/controlling-a-solenoid-valve-with-arduino/">https://bc-robotics.com/tutorials/controlling-a-solenoid-valve-with-arduino/</a> (2015).</li>
<li>Egli, T. The Ecological and Physiological Significance of the Growth of Heterotrophic Microorganisms with Mixtures of Substrates. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aEgli%2C+T+%22Advances+in+Microbial+Ecology%22">Advances in Microbial Ecology</a>. , Plenum Press. New York. (1995).</li>
<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 Resistor</td><td>BC Robotics</td><td>ELC-021</td><td>Power Rating: 1/6 W</td></tr><tr><td>1N4001 Diode</td><td>BC Robotics</td><td>ELC-001</td><td>DC Reverse Voltage: 50 V; Average Rectified Current: 1 A</td></tr><tr><td>3-stop platinum-cured silicone peristaltic tubing</td><td>Innofluid</td><td>SE-TUB-SIL-SSS-2.4*0.8</td><td>Inner diameter 0.8 mm; outer diameter 2.4 mm; compatibile con la pompa peristaltica utilizzata</td></tr><tr><td>3-way Solenoid valves</td><td>Emerson Electric Co.&nbsp;</td><td>0055A301L0T00F3</td><td>12 V DC, 1 W</td></tr><tr><td>Aluminum foil</td><td></td><td></td><td>Adatto per l'autoclavaggio</td></tr><tr><td>Arduino Uno Rev4</td><td>Arduino</td><td>SKU&nbsp;ABX00173</td><td></td></tr><tr><td>Autoclave</td><td>Systec</td><td>D-200</td><td>O azienda diversa</td></tr><tr><td>Cap closure with three ports – for 1 and 2 L bottles</td><td>Nalgene</td><td>2162-0531</td><td>O azienda diversa (assicurarsi che si adattino alle bottiglie selezionate)</td></tr><tr><td>Cap closure with three ports – for 4 L bottle</td><td>Nalgene</td><td>2162-0830</td><td>O azienda diversa (assicurarsi che si adattino alle bottiglie selezionate)</td></tr><tr><td>Cell density meter CO8000</td><td>WPA biowave</td><td></td><td>OD meter</td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Eppendorf</td><td>5804R</td><td>Centrifuge che si adatta ai tubi Falcon da 50 mL</td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Eppendorf</td><td>5424R</td><td>Centrifuge che si adatta ai tubi eppendorf da 1,5 e 2 mL</td></tr><tr><td>Conical centrifuge tube - 50 mL</td><td>Fischer Scientific</td><td>10788561</td><td>Tubo Falcon</td></tr><tr><td>Culture tubes (14 mL, sterile)</td><td>Greiner bio-one</td><td></td><td>Culture tubes</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma Aldrich</td><td>493511</td><td>Diluire al 70%</td></tr><tr><td>Flow cytometer</td><td>Beckman</td><td>C09756</td><td>CYTOFlex</td></tr><tr><td>Glutaraldehyde 25%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>G5882</td><td>O azienda diversa</td></tr><tr><td>Graduated cylinder - 500 mL</td><td>Nalgene</td><td>3662-0500&nbsp;</td><td>O azienda diversa</td></tr><tr><td>Incubator box</td><td></td><td></td><td>Scatola incubatore personalizzata – contattare gli autori corrispondenti per i dettagli di costruzione</td></tr><tr><td>LabV1 Intelligent Low Flow Rate Peristaltic Pump</td><td>Innofluid</td><td>SE-LABV1-AMC12(10)</td><td>Disponibile presso Darwin Microfluidics</td></tr><tr><td>Male Luer-to-barb fitting</td><td>Aldrich</td><td>Z277142</td><td>Adattatore Luer maschio-a spina compatibile con tubi ID 0,8 mm (vedi Figura 1C)</td></tr><tr><td>Male Luer-to-threaded fitting</td><td>Aldrich</td><td>Z277142</td><td>Usato per collegare la valvola solenoide al "tubo di ingresso" (vedi Figura 1D)</td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks</td><td>R2022b o successivo</td><td>Software per eseguire il software personalizzato per le valvole solenoidi</td></tr><tr><td>MOPS EZ Rich Defined Medium Kit</td><td>Teknova</td><td>M2105</td><td>MOPS medium per Enterobacteria</td></tr><tr><td>One-way Luer check valve</td><td>Masterflex</td><td>30505-92</td><td>Previene il riflusso nei serbatoi del mezzo</td></tr><tr><td>Pipe cutter - 0-37 mm</td><td>KS Tools</td><td>2222051</td><td>O azienda diversa</td></tr><tr><td>Pipette set</td><td>Fisher Scientific</td><td>05-403-151</td><td>O azienda diversa</td></tr><tr><td>Platinum-Cured Silicone Tubing - 1/16 in</td><td>Nalgene</td><td>8060-0020</td><td>Diametro interno 1/16 in (1,6 mm); utilizzato per esperimenti a nutrienti fluttuanti</td></tr><tr><td>Platinum-Cured Silicone Tubing - 1/8 in</td><td>Nalgene</td><td>8060-0030</td><td>Diametro interno 1/8 in (3,2 mm); utilizzato per esperimenti a nutrienti fluttuanti</td></tr><tr><td>Polypropylene copolymer bottle - 1 L</td><td>Nalgene</td><td>2126-1000</td><td>O azienda diversa</td></tr><tr><td>Polypropylene copolymer bottle - 2 L</td><td>Nalgene</td><td>2126-2000</td><td>O azienda diversa</td></tr><tr><td>Polypropylene copolymer bottle - 4 L</td><td>Nalgene</td><td>2126-4000</td><td>O azienda diversa</td></tr><tr><td>Serological pipette - 5 mL</td><td>Corning</td><td>CLS4487</td><td>O azienda diversa</td></tr><tr><td>Solderless Breadboard</td><td>BC Robotics</td><td>PROTO-001</td><td></td></tr><tr><td>Sterivex-HV filter - 0.45 &micro;m PVDF</td><td>Millipore</td><td>SVHV01015</td><td></td></tr><tr><td>SYBR Green I Nucleic Acid Gel Stain</td><td>Invitrogen</td><td>S7563</td><td>Colorante per acidi nucleici per il conteggio delle cellule nel citometro a flusso</td></tr><tr><td>TIP120 Darlington Transistor</td><td>BC Robotics</td><td>TRN-005</td><td></td></tr><tr><td>Tubes - 1.5 mL</td><td>Eppendorf</td><td>3810X</td><td>Tubi per la centrifugazione delle colture cellulari e lo stoccaggio dei pellet</td></tr><tr><td>Vent filter</td><td>Millex</td><td>SLFG05000</td><td>Filtro di ventilazione idrofobico da 0,2 &micro;m</td></tr><tr><td>Waste receptacle</td><td></td><td></td><td>La capacità del volume deve essere almeno il volume totale del mezzo da utilizzare nell'esperimento</td></tr></tbody></table>

un dispositivo millifluidico in coltura continua per lo studio di escherichia coli in condizioni nutritive basse e fluttuanti

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

Un dispositivo millifluidico in coltura continua per lo studio di Escherichia coli in condizioni nutritive basse e fluttuanti

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

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Questo protocollo descrive un microfluidica co-coltura modello per la cultura contemporanea e localizzato delle cellule epiteliali e batteri. Questo modello può essere utilizzato per indagare il ruolo dei diversi segnali solubili molecolare sulla patogenesi e schermo l'efficacia del putativo ceppi batterici probiotici.

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Presentiamo un metodo semplice per produrre dispositivi microfluidici capaci di applicare simili condizioni dinamiche a più ceppi distinti, senza la necessità di una stanza pulita o litografia morbida.

Un dispositivo a microfluidi per lo studio più ceppi distinti

Fonte: Pioli, R., et al., Patterning di microrganismi e microparticelle attraverso l'assemblaggio sequenziale assistito da capillarità. J. Vis. Exp. (2021)Questo video mostra il metodo di cattura di singole cellule di Escherichia coli (E. coli) marcate in fluorescenza in trappole microfluidiche utilizzando una sospensione priva di carbonio e un flusso controllato, seguito dall'aggiunta di nutrienti per innescare la crescita e l'imaging a fluorescenza delle microcolonie.

Patterning microfluidico e tracciamento basato sulla fluorescenza della crescita batterica di singole cellule

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Monitoraggio in tempo reale della crescita batterica mediante un sistema di coltura microfluidica a microgocce

Fonte: Cabeen, M. T., et al. Analisi microfluidica a singola cellula di Bacillus subtilis. J. Vis. Esp. (2018)Il video mostra l'uso di un dispositivo microfluidico per osservare la crescita batterica a livello di singola cellula. Mostra come le cellule batteriche non mobili, confinate in trincee su scala microscopica, vengano continuamente nutrite e imaggiate sotto un microscopio a fluorescenza. L'installazione consente la visualizzazione in tempo reale della divisione cellulare e del...

Monitoraggio della crescita batterica a risoluzione di singola cellula in un sistema microfluidico

In questo protocollo viene introdotta la fabbricazione, l'impostazione e il funzionamento di base di un bioreattore microfluidico picolitro (PLBR) per l'analisi di singole cellule di microrganismi procarioti. I microrganismi rilevanti a livello industriale sono stati analizzati come prova di principio che consente di comprendere il tasso di crescita, la morfologia e l'eterogeneità fenotipica in determinati periodi di tempo, difficilmente possibili con i metodi convenzionali.

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Descriviamo un morbidostat configurabile a basso costo che consente la caratterizzazione della resistenza ai farmaci antibiotici regolando dinamicamente la concentrazione del farmaco. Il dispositivo può essere integrato con una piattaforma microfluidica multiplexata. L'approccio può essere ampliato per studi di laboratorio sulla resistenza ai farmaci antibiotici.

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