Name: Het creëren van snelle zuurstofoscillaties in microbiële eencellige groeianalyse met behulp van een microfluïdisch dubbellaags apparaat (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-07-18T15:20:00.000+00:00
Duration: 8 min 28 s
Description: Leer hoe u snelle zuurstofoscillaties creëert in microbiële eencellige groeianalyse met een microfluïdisch dubbellaags apparaat. Deze methode maakt nauwkeurige bestudering van microbieel gedrag mogelijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<ol><li>Cabiscol, E., Tamarit, J., Ros, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxidative+stress+in+bacteria+and+protein+damage+by+reactive+oxygen+species%5BTitle%5D)+AND+%22Int+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Oxidative stress in bacteria and protein damage by reactive oxygen species.</a> Int Microbiol. 3 (1), 3-8 (2000).</li>
<li>Miethke, M., Marahiel, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Siderophore-based+iron+acquisition+and+pathogen+control%5BTitle%5D)+AND+%22Microbiol+Mol+Biol+Rev%22%5BJournal%5D)">Siderophore-based iron acquisition and pathogen control.</a> Microbiol Mol Biol Rev. 71 (3), 413-451 (2007).</li>
<li>André, A. C., Debande, L., Marteyn, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+selective+advantage+of+facultative+anaerobes+relies+on+their+unique+ability+to+cope+with+changing+oxygen+levels+during+infection%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Microbiol%22%5BJournal%5D)">The selective advantage of facultative anaerobes relies on their unique ability to cope with changing oxygen levels during infection.</a> Cell Microbiol. 23 (8), e13338(2021).</li>
<li>Blackburn, N., Fenchel, T., Mitchell, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microscale+nutrient+patches+in+planktonic+habitats+shown+by+chemotactic+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Microscale nutrient patches in planktonic habitats shown by chemotactic bacteria.</a> Science. 282 (5397), 2254-2256 (1998).</li>
<li>Smriga, S., Fernandez, V. I., Mitchell, J. G., Stocker, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemotaxis+toward+phytoplankton+drives+organic+matter+partitioning+among+marine+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Chemotaxis toward phytoplankton drives organic matter partitioning among marine bacteria.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (6), 1576-1581 (2016).</li>
<li>Taylor, J. R., Stocker, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trade-offs+of+chemotactic+foraging+in+turbulent+water%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Trade-offs of chemotactic foraging in turbulent water.</a> Science. 338 (6107), 675-679 (2012).</li>
<li>Enfors, S. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+responses+to+mixing+in+large+scale+bioreactors%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Physiological responses to mixing in large scale bioreactors.</a> J Biotechnol. 85 (2), 175-185 (2001).</li>
<li>Takors, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scale-up+of+microbial+processes%3A+Impacts%2C+tools+and+open+questions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Scale-up of microbial processes: Impacts, tools and open questions.</a> J Biotechnol. 160 (1), 3-9 (2012).</li>
<li>Partridge, J. D., Scott, C., Tang, Y., Poole, R. K., Green, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Escherichia+coli+transcriptome+dynamics+during+the+transition+from+anaerobic+to+aerobic+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biol+Chem%22%5BJournal%5D)">Escherichia coli transcriptome dynamics during the transition from anaerobic to aerobic conditions.</a> J Biol Chem. 281 (38), 27806-27815 (2006).</li>
<li>Ren, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxygen+sensing+regulation+mechanism+of+Thauera+bacteria+in+simultaneous+nitrogen+and+phosphorus+removal+process%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cleaner+Prod%22%5BJournal%5D)">Oxygen sensing regulation mechanism of Thauera bacteria in simultaneous nitrogen and phosphorus removal process.</a> J Cleaner Prod. 434, 140332(2024).</li>
<li>Murashko, O. N., Lin-Chao, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Escherichia+coli+responds+to+environmental+changes+using+enolasic+degradosomes+and+stabilized+DicF+sRNA+to+alter+cellular+morphology%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">Escherichia coli responds to environmental changes using enolasic degradosomes and stabilized DicF sRNA to alter cellular morphology.</a> Proc Natl Acad Sci. 114 (38), E8025-E8034 (2017).</li>
<li>Yasid, N. A., Rolfe, M. D., Green, J., Williamson, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Homeostasis+of+metabolites+in+Escherichia+coli+on+transition+from+anaerobic+to+aerobic+conditions+and+the+transient+secretion+of+pyruvate%5BTitle%5D)+AND+%22Royal+Soc+Open+Sci%22%5BJournal%5D)">Homeostasis of metabolites in Escherichia coli on transition from anaerobic to aerobic conditions and the transient secretion of pyruvate.</a> Royal Soc Open Sci. 3 (8), 160187(2016).</li>
<li>von Wulffen, J., RecogNice-Team,, Sawodny, O., Feuer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transition+of+an+Anaerobic+Escherichia+coli+Culture+to+Aerobiosis%3A+Balancing+mRNA+and+Protein+Levels+in+a+Demand-Directed+Dynamic+Flux+Balance+Analysis%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+one%22%5BJournal%5D)">Transition of an Anaerobic Escherichia coli Culture to Aerobiosis: Balancing mRNA and Protein Levels in a Demand-Directed Dynamic Flux Balance Analysis.</a> PloS one. 11 (7), e0158711(2016).</li>
<li>Pedraz, L., Blanco-Cabra, N., Torrents, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gradual+adaptation+of+facultative+anaerobic+pathogens+to+microaerobic+and+anaerobic+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">Gradual adaptation of facultative anaerobic pathogens to microaerobic and anaerobic conditions.</a> FASEB J. 34 (2), 2912-2928 (2020).</li>
<li>Kasahara, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unveiling+microbial+single-cell+growth+dynamics+under+rapid+periodic+oxygen+oscillations%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Unveiling microbial single-cell growth dynamics under rapid periodic oxygen oscillations.</a> Lab on a Chip. 25, 2234-2246 (2025).</li>
<li>Gruenberger, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+picoliter+bioreactor+for+microbial+single-cell+analysis%3A+fabrication%2C+system+setup%2C+and+operation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Microfluidic picoliter bioreactor for microbial single-cell analysis: fabrication, system setup, and operation.</a> J Vis Exp. (82), e50560(2013).</li>
<li>Wu, H. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Widefield+frequency+domain+fluorescence+lifetime+imaging+microscopy+%28FD-FLIM%29+for+accurate+measurement+of+oxygen+gradients+within+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Widefield frequency domain fluorescence lifetime imaging microscopy (FD-FLIM) for accurate measurement of oxygen gradients within microfluidic devices.</a> Analyst. 144 (11), 3494-3504 (2019).</li>
<li>Kasahara, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enabling+oxygen-controlled+microfluidic+cultures+for+spatiotemporal+microbial+single-cell+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Enabling oxygen-controlled microfluidic cultures for spatiotemporal microbial single-cell analysis.</a> Front Microbiol. 14, 1198170(2023).</li>
<li>Bisgaard, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+mixing+performance+in+bioreactors+using+flow-following+sensor+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Eng+Res+Des%22%5BJournal%5D)">Characterization of mixing performance in bioreactors using flow-following sensor devices.</a> Chem Eng Res Des. 174, 471-485 (2021).</li>
<li>Nauha, E. K., Kálal, Z., Ali, J. M., Alopaeus, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compartmental+modeling+of+large+stirred+tank+bioreactors+with+high+gas+volume+fractions%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Eng+J%22%5BJournal%5D)">Compartmental modeling of large stirred tank bioreactors with high gas volume fractions.</a> Chem Eng J. 334, 2319-2334 (2018).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Clewin 5</td><td>WieWeb software, Netherlands</td><td>N/A</td><td>Layout editor</td></tr><tr><td>CMOS camera</td><td>Nikon, Japan</td><td>DS-Qi2</td><td></td></tr><tr><td>cover glass</td><td>Schott AG, Germany</td><td>D263 Bio</td><td>39,5 mm x 34,5 mm x 0,175 mm</td></tr><tr><td>Femto plasma cleaner</td><td>Diener Electronics, Germany</td><td>-</td><td>chip plasma bonding</td></tr><tr><td>Form 3B</td><td>Formlabs, US</td><td>-</td><td>3D printer</td></tr><tr><td>Lifetime reference</td><td>Starna Scientific, UK</td><td>UMM-SFG</td><td></td></tr><tr><td>Mass flow controller</td><td>V&ouml;gtlin Instruments GmbH, Switzerland</td><td>GSC-A9SA-BB22</td><td>stikstof, zuurstof</td></tr><tr><td>Mass flow controller</td><td>V&ouml;gtlin Instruments GmbH, Switzerland</td><td>GSC-A9SA-BB21</td><td>koolstofdioxide</td></tr><tr><td>Model v3 resin</td><td>Formlabs, US</td><td>RS-F2-DMBE-03</td><td>3D printhars</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Carl Roth, Germany</td><td>3957.1</td><td>LB medium component</td></tr><tr><td>Nikon Eclipse Ti-E 2</td><td>Nikon, Japan</td><td>-</td><td>Omgekeerd microscoop</td></tr><tr><td>pco.flim camera</td><td>PCO AG, Germany</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>pco.flim laser</td><td>Omicron-Laserprodukte GmbH, Germany</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>Peptone</td><td>Carl Roth, Germany</td><td>8986.1</td><td>LB medium component</td></tr><tr><td>Plan Apo &lambda;</td><td>Nikon, Japan</td><td>-</td><td>100x olie, 20x</td></tr><tr><td>Polydimethylsiloxane (PDMS)</td><td>Dow Chemical Company, US</td><td>Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit</td><td></td></tr><tr><td>Punching tool, &Phi;0.50 mm</td><td>World Precision Instruments, US</td><td>504528</td><td></td></tr><tr><td>Punching tool, &Phi;0.75 mm</td><td>World Precision Instruments, US</td><td>504529</td><td></td></tr><tr><td>ROTI Store cryo vial</td><td>Carl Roth, Germany</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>Solidworks 2016 x64 Edition</td><td>Dassault Systems, France</td><td>N/A</td><td>3D CAD</td></tr><tr><td>Substrate spin coater</td><td>APT Automation, Germany</td><td>SPIN150i</td><td>PDMS spincoating</td></tr><tr><td>Syringe pump</td><td>CETONI, Germany</td><td>neMESYS</td><td></td></tr><tr><td>Temperature incubator</td><td>Okolab, Italy</td><td>-</td><td>Microscope equipment</td></tr><tr><td>tris(2,2&rsquo;-bipyridyl)dichlororuthenium(II)hexahydrate, (RTDP)</td><td>Acros Organics, Belgium</td><td>208750010</td><td></td></tr><tr><td>Tubing</td><td>Saint-Gobain, France</td><td>Tygon F-4040-A</td><td>Gas inlaatbuis</td></tr><tr><td>Tubing</td><td>Saint-Gobain, France</td><td>Tygon AAD04103</td><td>Vloeistofbuis</td></tr><tr><td>Yeast extract</td><td>Carl Roth, Germany</td><td>2363.3</td><td>LB medium component</td></tr></tbody></table>

het creëren van snelle zuurstofoscillaties in microbiële eencellige groeianalyse met behulp van een microfluïdisch dubbellaags apparaat

Creating Rapid Oxygen Oscillations in Microbial Single-cell Growth Analysis using a Microfluidic Double-layer Device

Het creëren van snelle zuurstofoscillaties in microbiële eencellige groeianalyse met behulp van een microfluïdisch dubbellaags apparaat

Microbial single-cell analysis using microfluidics coupled with time-lapse microscopy holds promise for investigating microbial growth behavior under ...

creating-rapid-oxygen-oscillations-microbial-single-cell-growth

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Microfluïdische apparaten kunnen worden gebruikt om complexe natuurlijke processen in real-time en op het juiste fysieke schalen te visualiseren. We hebben een eenvoudige microfluïdische apparaat dat de belangrijkste functies van de natuurlijke poreuze media nabootst voor het bestuderen van de groei en het transport van bacteriën in de ondergrond.

Venster op een Microworld: Eenvoudig Microfluïdische Systemen voor het bestuderen van microbiële transport in poreuze media

We een eenvoudige methode om microfluïdische inrichtingen kunnen toepassen soortgelijke dynamische omstandigheden meerdere verschillende stammen produceren zonder de noodzaak van een clean room of zachte lithografie.

Een microfluïdische apparaat voor het bestuderen van meerdere, afzonderlijke stammen

Source: Pioli, R., et al., Patterning of Microorganisms and Microparticles through Sequential Capillarity-assisted Assembly. J. Vis. Exp. (2021)This video demonstrates the method of capturing single fluorescently tagged Escherichia coli (E. coli) cells in microfluidic traps using a carbon-free suspension and controlled flow, followed by nutrient addition to trigger growth and fluorescence imaging of microcolonies.

Microfluidic Patterning and Fluorescence-Based Tracking of Single-Cell Bacterial Growth

Source: Jian, X. et. al., Automated Microbial Cultivation and Adaptive Evolution using Microbial Microdroplet Culture System (MMC). J. Vis. Exp. (2022)This video demonstrates the use of a microfluidic droplet-based platform for real-time monitoring of bacterial growth. By generating uniform droplets containing bacterial suspensions and guiding them through a detection pathway, the system enables continuous optical measurement of cell density to construct a growth curve.

Real-Time Monitoring of Bacterial Growth Using a Microfluidic Microdroplet Culture System

Source: Cabeen, M. T., et al. Single-cell Microfluidic Analysis of Bacillus subtilis. J. Vis. Exp. (2018)The video demonstrates the use of a microfluidic device to observe bacterial growth at the single-cell level. It showcases how non-motile bacterial cells, confined within micro-scale trenches, are continuously nourished and imaged under a fluorescence microscope. The setup enables real-time visualization of cell division and lineage tracking across multiple generations.

Tracking Bacterial Growth at Single-Cell Resolution in a Microfluidic System

In dit protocol wordt de fabricage, installatie en basisbediening van een microfluïdische picoliter bioreactor (PLBR) voor single-cel analyse van prokaryotische micro-organismen geïntroduceerd. Industrieel relevante micro-organismen werden geanalyseerd als bewijs van principe, waardoor inzichten in groeisnelheid, morfologie en fenotypische heterogeniteit over bepaalde tijdsperioden mogelijk werden, wat nauwelijks mogelijk is met conventionele methoden.

Microfluïdische Picoliter Bioreactor voor Microbiële Eéncellige Analyse: Fabricage, Systeemopstelling en Werking

De controle van chemische en zuurstofgradienten is essentieel voor celculturen. Dit artikel beschrijft een microfluïdisch apparaat van polydimethylsiloxaan-polycarbonaat (PDMS-PC) dat in staat is om op betrouwbare wijze combinaties van chemische en zuurstofgradienten te genereren voor celmigratiestudies, die praktisch kunnen worden gebruikt in biologische laboratoria zonder geavanceerde instrumentatie.

Polydimethylsiloxaan-polycarbonaat microfluïdische apparaten voor mobiele Migration Studies Onder Perpendicular Chemical en zuurstof verlopen

Presenteren we een methode voor de analyse van de microfluidic van afzonderlijke bacteriële cel lineages met behulp van Bacillus subtilis als voorbeeld. De methode overwint tekortkomingen van de traditionele analysemethoden in microbiologie doordat observatie van honderden cel generaties strak controleerbaar en uniforme groei omstandigheden.

Eencellige Microfluidic analyse van Bacillus subtilis

Het fabricageproces van een op PDMS gebaseerd, meerlaagse, microfluïdisch apparaat waarmee in vitro transcriptie-en vertalings Reacties (IVTT) gedurende langere perioden kunnen worden uitgevoerd, wordt beschreven. Bovendien wordt een uitgebreid overzicht gegeven van de hardware en software die nodig is voor het automatiseren en onderhouden van deze reacties voor langdurige duur.

Een Multilayer microfluidic platform voor de geleiding van langdurige cel-vrije genexpressie

Een protocol voor de generatie van dynamische chemische landschappen door fotolyse binnen microfluïde en millifluïde opstellingen wordt gepresenteerd. Deze methodologie is geschikt om diverse biologische processen te bestuderen, waaronder het motile gedrag, de opname van voedingsstoffen of aanpassing aan chemische stoffen van micro-organismen, zowel op eencellig als populatieniveau.

Het genereren van gecontroleerde, dynamische chemische landschappen om microbieel gedrag te bestuderen

Het protocol beschrijft high-throughput sferoïde generatie voor bioprinting met behulp van de multi-parametrische analyse van hun oxygenatie en celdood op een standaard fluorescentiemicroscoop. Deze aanpak kan worden toegepast om de levensvatbaarheid van de sferoïden te controleren en standaardisatie uit te voeren, wat belangrijk is bij het modelleren van 3D-weefsel, tumormicro-omgeving en succesvolle (micro)weefselbiofabricage.

Betaalbare zuurstofmicroscopie-geassisteerde biofabricage van meercellige sferoïden

Leer hoe u snelle zuurstofoscillaties creëert in microbiële eencellige groeianalyse met een microfluïdisch dubbellaags apparaat. Deze methode maakt nauwkeurige bestudering van microbieel gedrag mogelijk.

Het creëren van snelle zuurstofoscillaties in microbiële eencellige groeianalyse met behulp van een microfluïdisch dubbellaags apparaat (Video) | JoVE Journal

Het creëren van snelle zuurstofoscillaties in microbiële eencellige groeianalyse met behulp van een microfluïdisch dubbellaags apparaat

Meer video's verkennen