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Artigo de método

Visualização em Tempo Real do Impacto do Meio Nutritivo no Desenvolvimento de Biofilmes de Pseudomonas aeruginosa Usando um Sistema Microfluídico

138 visualizações

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DOI:

10.3791/69997

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15 de maio de 2026

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Neste artigo

Resumo

Este protocolo avalia a influência das composições de meios nutritivos ricos (TSB) e mínimos (FAB) no desenvolvimento de biofilmes de Pseudomonas aeruginosa PAO1 e PA14 em um ambiente de fluxo em regime estacionário em um microcanal.

Resumo

A bactéria patogênica Pseudomonas aeruginosa é uma das principais causas de infecções nosocomiais, e sua crescente resistência aos antimicrobianos a tornou uma ameaça significativa à saúde pública. Este artigo apresenta um protocolo abrangente detalhando o uso de um sistema microfluídico para a visualização e quantificação em tempo real do desenvolvimento de biofilmes em duas cepas principais de P. aeruginosa , PAO1 e PA14. O método emprega placas de microcanais multicanal opticamente transparentes para submeter culturas bacterianas a um fluxo contínuo e constante de meio, incluindo caldo de soja tríptico (TSB) ou caldo anaeróbico mínimo e meticuloso modificado (FAB) com diferentes concentrações de fontes de carbono, imitando assim condições encontradas nos ambientes clínicos. Ao longo de um período de 24 horas, a imagem automatizada em tempo real captura o crescimento e maturação dos biofilmes na forma de cobertura da área de superfície, espessura e rugosidade superficial do biofilme, de maneira altamente reproduzível. O objetivo experimental é usar os resultados para demonstrar que a formação de biofilmes para ambas as cepas é significativamente impactada por mudanças na composição do meio nutritivo. O objetivo desse protocolo visualizado é fornecer um método para que pesquisadores estudem a dinâmica dos biofilmes sob condições de fluxo laminar estacionário, e os insights obtidos poderiam ser aproveitados para desenvolver estratégias alternativas não antimicrobianas para erradicar biofilmes de P . aeruginosa em estágio inicial em ambientes nosocomiais.

Introdução

O objetivo desse método é observar o impacto de dois meios culturais diferentes, ou seja, caldo de soja tríptico (TSB) e caldo anaeróbico mínimo modificado (FAB), no crescimento de biofilme de duas cepas de Pseudomonas aeruginosa , a saber, PAO1 e PA14. Embora P. aeruginosa PAO1 e PA14 sejam cepas de referência laboratoriais comuns, a cepa PA14 infecta uma proporção maior de hospedeiros, desde plantas atéinvertebrados 1. O caldo nutritivo TSB é um meio de cultivo de uso geral com 2,5 g/L de glicose como fonte de carbono e é capaz de cultivar uma ampla variedade de bactérias devido à sua compos....

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Protocolo

1. Limpeza de vidros

  1. Submerga duas garrafas de vidro de 200 mL para serem usadas como mídia e ágar, e três garrafas de vidro de 1 L em um banho de ácido clorídrico (HCl) a 10% por aproximadamente 5 minutos em temperatura ambiente.
    ATENÇÃO: Ácido clorídrico é corrosivo. Realize todo o manuseio de ácido em uma exaustão química enquanto usa equipamentos de proteção individual adequados (jaleco, luvas e proteção ocular).
  2. Em seguida, retire os vidros do banho de HCl e enxágue duas vezes com água da torneira e uma vez com água destilada (dH 2O).

2.....

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Resultados

Esta seção descreve os resultados representativos ao aplicar o procedimento do protocolo acima. Todos os experimentos foram realizados com pelo menos três réplicas biológicas independentes, cada uma consistindo em seis canais paralelos, e os dados são apresentados como média ± desvio padrão. Barras de erro em todos os grafos representam desvio padrão, conforme definido nas legendas das figuras.

O crescimento das deformações PAO1 e PA14 a 37 °C, em mei.......

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Discussão

As várias etapas críticas que formam esse protocolo em conjunto permitem uma análise mais abrangente e precisa da formação do biofilme do que métodos alternativos e mais tradicionais. Um componente chave é o uso de uma placa de microcanais de 48 poços, com canais em microescala de dimensões 350 μm × 70 μm × 4 mm (L × H × L). Essas dimensões replicam especificamente as condições de fluxo e microambientes encontrados em ambientes hospitalares, como cateteres urinários ou bronquíolos pulmon.......

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Divulgações

Os autores não têm nada a revelar.

Agradecimentos

Os autores gostariam de agradecer à Escola de Engenharia Mecânica, Aeroespacial e Civil (MAC) da Universidade de Sheffield pelo financiamento.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
(NH4)2SO4Acros Organics7783-20-2Para meio FAB modificado
Placa microcanal 0-2 Pa de 48 poços - revestimento de vidroMicrossistemas Celulares910-0047-5PackMicrocanais para fluxo de mídia e crescimento de biofilme
com imagem em tempo real
-80 ° C FreezerThermo Fisher Scientific1.16057E+15Para armazenar estoques de glicerol até uso adicional
Agar, grau bacteriológicoAcros Organics443570010Para placas de ágar - cultivo de bactérias
Balanço AnalíticoVWRVWRI611-2297Para medir componentes dos meios utilizados
AutoclavePriorclave4304Para esterilizar vidrarias
BioFlux 1000HTI& L Biosystemshttps://il-biosystems.com/cell- microsistemas/dispositivo/bioflux-1000ht-
sistema de cisalhamento/ 
Para experimentos de fluxo em microcanais e crescimento de biofilme
Módulo de Controle BioFluxI& L Biosystemshttps://il-biosystems.com/cell-
microsistemas/dispositivo/bioflux-1000ht- sistema de cisalhamento-fluxo/ 
Configurar e monitorar o fluxo de mídia e o crescimento de biofilmes nos microcanais
BioFlux Montage SoftwareI& L Biosystemshttps://il-
biosystems.com/app/uploads/2025/01/Bi oFlux_Overview_.pdf
Configurar e monitorar o fluxo de mídia e o crescimento de biofilmes nos microcanais
CaCl2Fisher Scientific10043-52-4Para meio FAB modificado
CaSO4.2H2OChemCruzA1719Para solução de 1 L de metais mínimos
Placa de Poliestireno Transparente de 96 poçosCorning, CoadjuvanteCLS7007Para contagem celular viável
CoSO4.7H2OSigma-Aldrich10026-24-1Para solução de 1 L de metais mínimos
CuSO4.5H2OHoneywell209198-100GPara solução de 1 L de metais mínimos
Válvulas Eppendorf 3810XEppendorf30125150Para estoques de glicerol de P. aeruginosa
FeSO4.7H2OVWR International Ltd.284005EPara solução de 1 L de metais mínimos
Fiji (ImageJ)Institutos Nacionais de Saúdehttps://imagej.net/software/fiji/downloa
ds
Processamento de imagem Z-stack
GlicoseSigma-Aldrich50-99-7Para FAB Medium modificado com glicose
GlicerolSigma-Aldrich56-81-5Para estoques de glicerol de P. aeruginosa
H3BO3Fisher Scientific10043-35-3Para solução de 1 L de metais mínimos
Câmera Hamamatsu Orca-Flash 4.0 Modelo C11440-
42U
HamamatsuC11440-42UPara fluxo de microcanais e crescimento de biofilme
experimentos de imagem em tempo real
KH2PO4Biorreagentes Fisher7778-77-04Para meio FAB modificado
Álcool MetiladoSigma-Aldrich2857Para limpar o armário de microbiologia antes e depois < uso do br/>
MgCl2Sigma-AldrichM8266-100GPara meio FAB modificado
Gabinete de Microbiologia Classe IIThermo Fisher Scientific42111226Realizar os passos do protocolo sem
bactérias, caldo ou ágar contaminantes
Mini IncubadoraLabnet InternationalSN03171014Para descongelar PAO1 e PA14 após -80 °C; Freezer C e
para crescimento inicial de placas de ágar bacterianas em 24 horas
MnSO4. H2OSigma-Aldrich10034-96-5Para solução de 1 L de metais mínimos
Na2HPO4.2H2OSigma-Aldrich10102-40-6Para meio FAB modificado
NaClSigma-AldrichS5886-500GPara meio FAB modificado
NaMoO4. H2OSigma-Aldrich10102-40-6Para solução de 1 L de metais mínimos
Equilíbrio de PrecisãoVWRVWRI611-2299Para medir componentes dos meios utilizados
Centrífuga refrigeradaHeraeus40289841Separando a cultura de P. aeruginosa do supernadante
para estoques de glicerol
Cuvetas Semi-MicroLaboratórios AlphaX72053Para medições de densidade óptica
Incubadora de TremoresINFORS HThttps://infors- ht.com/en/products/incubator- shakers/multitron-padrãoPara culturas noturnas
Citrato de sódioSigma-Aldrich71498-250GPara o meio FAB modificado com citrato de sódio
Anéis de inoculação plástica estéreisMicroespecificação15782105Para P. aeruginosa, a inoculação PAO1 e PA14 em placas de ágar e tubos de falcão
Ágar de Soja Tríptico, vegitoneMillipore14432-500G-FPara placas de ágar - cultivo de bactérias
Caldo de Soja TripticoSigma-AldrichT8907Meio de cultivo desidratado - 6 g/200 mL
Dispensador de Água Tipo 1Thermo Fisher ScientificSN42103311Para água distiled
ZnSO4.7H2OFisher Scientific7446-20-0Para solução de 1 L de metais mínimos

Referências

  1. Grace, A., Sahu, R., Owen, D. R., Dennis, V. A. Pseudomonas aeruginosa reference strains PAO1 and PA14: A genomic, phenotypic, and therapeutic review. Front Microbiol. 13, 1023523(2022).
  2. T8907 Tryptic Soy Broth. , Sigma-Aldrich. Available from:

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Reimpressões e permissões

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