Artigo de método
Descrevemos um morbidostato configurável de baixo custo que permite a caracterização da resistência a antibióticos ajustando dinamicamente a concentração do medicamento. O dispositivo pode ser integrado a uma plataforma microfluídica multiplexada. A abordagem pode ser ampliada para estudos laboratoriais de resistência a antibióticos.
Descreve-se um baixo custo, morbidostat configurável para a caracterização da via evolutiva da resistência aos antibióticos. O morbidostat é um dispositivo de cultura bacteriana que monitora continuamente o crescimento bacteriano e ajusta dinamicamente a concentração da droga para desafiar constantemente as bactérias à medida que evoluem para adquirir resistência aos medicamentos. O dispositivo dispõe de um volume de trabalho de ~ 10 mL e é totalmente automatizado e equipado com medição de densidade óptica e micro-bombas para médio e entrega de droga. Para validar a plataforma, medimos a aquisição gradual de resistência trimetoprim em Escherichia coli MG 1655, e integrada com o dispositivo de microfluidos de uma plataforma multiplexado para investigar a morfologia das células e sensibilidade aos antibióticos. A abordagem pode ser up-dimensionado para estudos laboratoriais de resistência aos medicamentos antibióticos, e é extensível para adaptativa evolução de melhorias de tensão em engenharia metabólica e outros experimentos de cultura bacteriana.
Desde a introdução da primeira penicilina antibiótico, a resistência aos antibióticos microbiana tornou-se um problema de saúde global 1. Embora a aquisição de resistência a antibióticos pode ser retrospectivamente estudados in vivo, as condições destas experiências muitas vezes não são controlados ao longo de toda a evolução 2. Alternativamente, evolução adaptativa laboratório pode revelar a evolução molecular de uma determinada espécie microbiana sob stresses ambientais ou pressão de seleção de um medicamento antibiótico 3. Recentemente, muitas experiências evolutivas bem controlados de resistência aos medicamentos antibiót....
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1. Montagem e pré-teste do dispositivo Morbidostat
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O morbidostat acima descrito está esquematizado na Figura 1. As operações morbidostat comuns, incluindo a evolução experimental, teste de susceptibilidade aos antibióticos e a morfologia das células de controlo, foram validados em uma E. coli MG1655 cultura exposta ao trimetoprim (TMP), um fármaco antibiótico comumente utilizado 5,6. TMP induz aumentos graduais muito distintas em resistência aos medicamentos, e as mutações são agrupados em torno do ge.......
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Um dispositivo morbidostat baixa pegada de componentes de baixo custo é demonstrada. Os aumentos no nível de resistência a drogas registadas pelo dispositivo são consistentes com os dos relatórios anteriores 5. Concebido para estudos evolutivos de resistência a drogas, o dispositivo é potencialmente aplicável a muitas outras experiências. Primeiro, um banco de dados abrangente de mutações induzidas pela droga pode ser estabelecido para um grande conjunto de antibióticos clinicamente relevantes. Por exemplo, a.......
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Os autores não têm nada a divulgar.
Os autores gostariam de agradecer ao Prof. Sze-Bi Hsu e à Sra. Zhenzhen pelas discussões úteis e ajuda na análise teórica e simulação numérica. Y. T. Y. gostaria de agradecer o apoio financeiro do Ministério da Ciência e Tecnologia sob os números de concessão MOST 103-2220-E-007-026 e MOST 104-2220-E-007-011, e da Universidade Nacional Tsing Hua sob os números de concessão 103N2042E1, 104N2042E1 e 105N518CE1.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Incubadora de agitador ambiental | BioSan | ES-20 | |
| Arduino Leonardo placa | Arduino | Leonardo | |
| 680 Ohm Resistor de carbono | Digikey | Bias resistor para LED | |
| 100k Ohm Resistor de carbono | Digikey | Bias resistor para fototransistor | |
| 940 nm diodo emissor de luz | LED brilhante eletrônico | BIR-BM13E4G-2 | Medição de densidade óptica |
| 940 nm fototransistor | Kodenshi | ST-2L2B | Medição de densidade óptica |
| Darlington par IC Toshiba | Mouser | ULN2803APG | este IC aciona microbombas e unidade de agitação magnética |
| Ventilador sem escova de 5 V DC | ADDA | AD0405LX-G70 | spec: tensão de alimentação de 5 V e 80 mamã; disponível www.jameco.com |
| Microbomba piezoelétrica | CurieJet | PS15I-FT-5L | > de pressão 3 kPa; Taxa de fluxo >5 ml/min |
| Tygon 3350 Tuning | Saint Gobain | ABW00001 | ID: 1/32" OD: 3/32" L:50' |
| Barra de Agitação Magnética | COWIE | forma cônica dim: 10 mm x 4 mm | |
| Frasco de cintilação de vidro de 20 ml | DGS | Vidro Pyrex 28 mm (diâmetro) x 61 mm (altura) | |
| Suporte | para frasco de cultura Feito sob medida de Poliformaldeído | ||
| Silicone | Dow Corning | Sylgald 184 | usado para selar o frasco de vidro |
| Frasco médio | VWR | 66022-065 | |
| Difco M9 sal mínimo 5x | BD | ||
| Cadaminoácido | BD | Glicose média | |
| Sigma | |||
| Oxóide | bateriológico | para placa | |
| de ágarLuria Bertani microscópio médio | |||
| invertido | Leica Microsystems | Leica DMI-LED | usado para medição microfluídica Use objetiva 40X NA = 0,55 |
| Incubadora de Microscópio | Instrumento de Célula Viva | -109 | usado para medição microfluídica |
| Válvulas solenoidais | Pneumadyne | S10MM-31-12-3 | Normalmente aberto 1,3 Watt 12 Vdc |
| Placa de interface USB | Módulo de I/O Digital USBIO24-R | Hobby Engineering | para medição microfluídica |
| Compressor de ar | Rocker Scientific | ROCKER 440 | Fonte de pressão para microfluidos; Pressão Máxima 80 psi |
| Conexões luer-lock macho para ValuePlastics.com de 1/8" | MTLL230-1 | usadas para controle microfluídico | |
| /8" de barb para porta roscada 10-32 | ValuePlastics.com | B-1 | usadas para controle microfluídico |
| Conexões luer-lock fêmeas para porta | roscada 10-32ValuePlastics.com | KFTL-1 | usado para controle microfluídico |
| NPN darlington transistor 500 mA, 40 V (2N6427) | DigiKey.com | 2N6427GOS-ND | usado para controle microfluídico |
| 10 kOhm, resistor de filme de carbono, 0,25 W | DigiKey.com | P10KBACT-ND | usado para controle microfluídico |
| Capacitor de tântalo, 10 μ F, 25 V, 10% | DigiKey.com | 478-1841-ND | usado para controle microfluídico |
| Andor câmera CCD | Andor | Zyla 4.2 Plus SCMOS | usado para imagem microfluídica em chip |
| Leitor | |||
| de dois componentes Silicone | Momentive | RTV 615 | usado para fabricação de chips microfluídicos |
| SU-8 fotorresistente | Micrchem | SU8 2015 | usado para fabricação de chips microfluídicos |
| AZ4620 fotorresistente | Clariant | AZ 4620 | usado para fabricação de chips microfluídicos |
| Limpador de plasma | Harrick Plasma | PDC 32G | usado para fabricação de chips microfluídicos |
| Agulha de seringa de calibre | 20 BD | usado para fabricação de chips microfluídicos | |
| Labcycler | Sensoquest | Labcycler | PCR |
| DNA polimerase | Toyobo | KDO Plus | Amplificação de PCR |
| Trimetoprim | Sigma | ||
| Plate reader | Biotek | Synergy H1 hybrid | Medição de resistência a antibióticos |
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