Name: Um dispositivo milifluido contínuo para cultura para o estudo de Escherichia coli sob condições nutritivas baixas e flutuantes (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-07-07T13:05:00.000+00:00
Duration: 6 min 22 s
Description: Aprenda a usar o dispositivo milifluido contínuo MCCD para cultivar Escherichia coli em condições de baixos nutrientes e flutuações controladas. Este método permite estudar a fisiologia bacteriana em ambientes semelhantes aos naturais.

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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; compatible with peristaltic pump used</td></tr><tr><td>3-way Solenoid valves</td><td>Emerson Electric Co. </td><td>0055A301L0T00F3</td><td>12 V DC, 1 W</td></tr><tr><td>Aluminum foil</td><td></td><td></td><td>Suitable for autoclaving</td></tr><tr><td>Arduino Uno Rev4</td><td>Arduino</td><td>SKU ABX00173</td><td></td></tr><tr><td>Autoclave</td><td>Systec</td><td>D-200</td><td>Or different company</td></tr><tr><td>Cap closure with three ports &ndash; for 1 and 2 L bottles</td><td>Nalgene</td><td>2162-0531</td><td>Or different company (make sure they fit the selected bottles)</td></tr><tr><td>Cap closure with three ports &ndash; for 4 L bottle</td><td>Nalgene</td><td>2162-0830</td><td>Or different company (make sure they fit the selected bottles)</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 that fits 50 mL Falcon tubes</td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Eppendorf</td><td>5424R</td><td>Centrifuge that fits 1.5 and 2 mL eppendorf tubes</td></tr><tr><td>Conical centrifuge tube - 50 mL</td><td>Fischer Scientific</td><td>10788561</td><td>Falcon tube</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>Dilute to 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>Or different company</td></tr><tr><td>Graduated cylinder - 500 mL</td><td>Nalgene</td><td>3662-0500 </td><td>Or different company</td></tr><tr><td>Incubator box</td><td></td><td></td><td>Custom-built incubator box &ndash; contact corresponding authors for construction details</td></tr><tr><td>LabV1 Intelligent Low Flow Rate Peristaltic Pump</td><td>Innofluid</td><td>SE-LABV1-AMC12(10)</td><td>Available at Darwin Microfluidics</td></tr><tr><td>Male Luer-to-barb fitting</td><td>Aldrich</td><td>Z277142</td><td>Male Luer-to-barb adapter compatible with 0.8 mm ID tubing (see Figure 1C)</td></tr><tr><td>Male Luer-to-threaded fitting</td><td>Aldrich</td><td>Z277142</td><td>Used to connect the solenoid valve to the "inlet tubing" (see Figure 1D)</td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks</td><td>R2022b or later</td><td>Software to run the custom-made software for the solenoid valves</td></tr><tr><td>MOPS EZ Rich Defined Medium Kit</td><td>Teknova</td><td>M2105</td><td>MOPS medium for Enterobacteria</td></tr><tr><td>One-way Luer check valve</td><td>Masterflex</td><td>30505-92</td><td>Prevents backflow into medium reservoirs</td></tr><tr><td>Pipe cutter - 0-37 mm</td><td>KS Tools</td><td>2222051</td><td>Or different company</td></tr><tr><td>Pipette set</td><td>Fisher Scientific</td><td>05-403-151</td><td>Or different company</td></tr><tr><td>Platinum-Cured Silicone Tubing - 1/16 in</td><td>Nalgene</td><td>8060-0020</td><td>Inner diameter 1/16 in (1.6 mm); used for fluctuating-nutrient experiments</td></tr><tr><td>Platinum-Cured Silicone Tubing - 1/8 in</td><td>Nalgene</td><td>8060-0030</td><td>Inner diameter 1/8 in (3.2 mm); used for fluctuating-nutrient experiments</td></tr><tr><td>Polypropylene copolymer bottle - 1 L </td><td>Nalgene</td><td>2126-1000</td><td>Or different company</td></tr><tr><td>Polypropylene copolymer bottle - 2 L</td><td>Nalgene</td><td>2126-2000</td><td>Or different company</td></tr><tr><td>Polypropylene copolymer bottle - 4 L</td><td>Nalgene</td><td>2126-4000</td><td>Or different company</td></tr><tr><td>Serological pipette - 5 mL</td><td>Corning</td><td>CLS4487</td><td>Or different company</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>Nucleic acid stain for cell counting in flow cytometer</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>Tubes for centrifuging cell cultures and storing pellets</td></tr><tr><td>Vent filter</td><td>Millex</td><td>SLFG05000</td><td>0.2 &micro;m hydrophobic vent filter</td></tr><tr><td>Waste receptacle</td><td></td><td></td><td>Volume capacity should be at least the total media volume to be used in the experiment</td></tr></tbody></table>

um dispositivo milifluido contínuo para cultura para o estudo de escherichia coli sob condições nutritivas baixas e flutuantes

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

Um dispositivo milifluido contínuo para cultura para o estudo de Escherichia coli sob condições nutritivas baixas e flutuantes

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

JoVE Journal

Biology

Biologia

Este protocolo descreve um modelo de co-cultura microfluídicos para a cultura simultânea e localizada de células epiteliais e bactérias. Este modelo pode ser usado para investigar o papel dos diferentes sinais moleculares solúveis na patogênese, bem como tela a eficácia do suposto probiótico cepas bacterianas.

Microfluídicos Co-cultura de células epiteliais e bactérias para a Investigação Solúvel sinal mediada por interações

Apresenta-se um método simples para a produção de dispositivos microfluídicos capazes de aplicar semelhantes condições dinâmicas de múltiplas linhagens distintas, sem a necessidade de uma sala de limpeza ou de litografia suave.

Um dispositivo micro para o Estudo múltiplas linhagens distintas

Fonte: Pioli, R., et al., Padronização de microrganismos e micropartículas por meio de montagem assistida por capilaridade sequencial. J. Vis. Exp. (2021)Este vídeo demonstra o método de captura de células únicas de Escherichia coli (E. coli) marcadas com fluorescência em armadilhas microfluídicas usando uma suspensão livre de carbono e fluxo controlado, seguido de adição de nutrientes para desencadear o crescimento e a imagem de fluorescência de microcolônias.

Padronização microfluídica e rastreamento baseado em fluorescência do crescimento bacteriano de célula única

Fonte: Jian, X. et. al., Cultivo Microbiano Automatizado e Evolução Adaptativa usando o Sistema de Cultura de Microgotículas Microbianas (MMC). J. Vis. Exp. (2022)Este vídeo demonstra o uso de uma plataforma baseada em gotículas microfluídicas para monitoramento em tempo real do crescimento bacteriano. Ao gerar gotículas uniformes contendo suspensões bacterianas e guiá-las através de uma via de detecção, o sistema permite a medição óptica contínua da densidade celular para construir uma curva...

Monitoramento em tempo real do crescimento bacteriano usando um sistema de cultura de microgotículas microfluídica

Fonte: Cabeen, M. T., et al. Análise Microfluídica de célula única de Bacillus subtilis. J. Vis. Experiência (2018)O vídeo demonstra o uso de um dispositivo microfluídico para observar o crescimento bacteriano em nível de célula única. Ele mostra como células bacterianas não móveis, confinadas em trincheiras em microescala, são continuamente nutridas e visualizadas sob um microscópio de fluorescência. A configuração permite visualização em tempo real da divisão celular e do rastreamento de...

Monitorando o crescimento bacteriano em resolução de célula única em um sistema microfluídico

Neste protocolo, é introduzida a fabricação, configuração e operação básica de um biorreator picoliter microfluídico (PLBR) para análise de célula única de microrganismos procarióticos. Microrganismos industrialmente relevantes foram analisados como prova de princípio, permitindo insights sobre taxa de crescimento, morfologia e heterogeneidade fenotípica ao longo de certos períodos de tempo, dificilmente possíveis com métodos convencionais.

Biorreator Picoliter Microfluídico para Análise Microbiana de Célula Única: Fabricação, Configuração do Sistema e Operação

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.

Concepção e utilização de um baixo custo, Automated Morbidostat para Adaptive Evolução das bactérias sob Antibiótico Seleção de Drogas

Apresentamos um método de análise microfluidic de linhagens de células bacterianas individuais usando Bacillus subtilis como exemplo. O método supera deficiências dos métodos tradicionais de análise em microbiologia, permitindo a observação de centenas de gerações de células sob condições de crescimento firmemente controlável e uniforme.

Célula única Microfluidic análise de Bacillus subtilis

Neste artigo, vamos mostrar imagens ao vivo de vermes individuais empregando um dispositivo microfluidic personalizado. No dispositivo, vários vermes limitam-se individualmente para separar câmaras, permitindo multiplexada vigilância longitudinal de vários processos biológicos.

Uma plataforma Microfluidic para Imaging Longitudinal em Caenorhabditis elegans

Este trabalho apresenta um método de microscopia que permite a imagem viva de uma única célula de Escherichia coli para análise e quantificação do comportamento estocástico de circuitos genéticos sintéticos.

Medição contínua do ruído biológico em Escherichia Coli Usando microscopia de lapso de tempo

Este protocolo apresenta um método para fabricar um chip microfluídico de camada dupla e analisar o crescimento microbiano sob oscilações rápidas de oxigênio. O desempenho do dispositivo foi validado por meio de sensoriamento de oxigênio em canais de fluidos e cultivo microbiano.

Criando oscilações rápidas de oxigênio na análise de crescimento microbiano de célula única usando um dispositivo microfluídico de camada dupla

Aprenda a usar o dispositivo milifluido contínuo MCCD para cultivar Escherichia coli em condições de baixos nutrientes e flutuações controladas. Este método permite estudar a fisiologia bacteriana em ambientes semelhantes aos naturais.

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