Gözenekli Ortamlarda Biyotıkanıklığı İncelemek için Mikroakışkan Bir Platform

Bu yöntem, gözenek boyutunun ve akış hızının doğal ve yapay gözenekli ortamlarda biyofilm gelişimi üzerindeki etkisinin sistematik olarak incelenmesine izin verir, böylece gözenekli ortam biyotıkanıklığının temel mekanizması çözülebilir. Tekniklerin temel avantajları, değişimin en yüksek mekansal ve zamansal çözünürlüğü ve platformun bir dizi deneysel koşul ve gereksinime uyarlanabilirliğidir. 25 santigrat derece sabit bir sıcaklık sağlamak için deneyden üç saat önce mikroskobun kutu inkübatörünü açarak başlayın.

Giriş ve çıkış borusunu mikroakışkan cihaza bağlayın. Giriş borusuna dış çapı 0,6 milimetre olan bir iğne sokarak boru ile şırınga arasındaki bağlantıyı sabitleyin. Mikroakışkan cihazı, 30 mililitre deiyonize suyu ve 30 mililitre kültür ortamını bir vakum kurutucuya yerleştirin ve en az bir saat boyunca gazdan arındırın.

Tamamlandığında, kültür ortamını ve deiyonize suyu yavaşça iki ayrı 30 mililitrelik şırıngaya çekin. Ardından, mikroakışkan cihazı mikroskop üzerine monte edin ve çıkış borusunu bir atık kabına yerleştirin. Deiyonize su ile doldurulmuş şırıngayı mikroakışkan boru aracılığıyla mikroakışkan kanala bağlayın ve basınç sensörü çıkışından çıkana kadar suyu yavaşça enjekte edin.

Basınç sensörünü suyla doldurun ve mikroakışkan kanalı ve basınç sensörünü birbirine bağlayan borudaki tüm kabarcıkları yıkayın. Basınç sensörünün çıkışını, basınç sensörüne ayrılmış vidalarla kapatın. Mikroakışkan kanalın geri kalanını deiyonize suyla doldurun.

Ardından, kültür ortamı şırıngasına 1,2 mikrometrelik bir filtre yerleştirin. Su şırıngasını çıkarın ve şırıngayı giriş mikroakışkan borusuna dikkatlice bağlayın. Şırıngayı şırınga pompasına monte ettikten sonra, kanalı bir saat boyunca saatte iki mililitre akış hızında kültür ortamıyla yıkayın.

Daha sonra, deney sırasında şırınga pompasını istenen akış hızına ayarlayın ve basınç sensörlerinin basınç okumasını sıfıra ayarlayın. Daha sonra, 1.5 mililitrelik bir santrifüj şişesinde 600 nanometre dalga boyunda 0.1 optik yoğunluğa sahip Bacillus subtilis NCIB 3610 kültürünün bir mililitresini pipetin. Bakteri kültürünü mikroakışkan kanala yüklemek için, çıkış tüpünü santrifüj şişesine yerleştirin ve tüpün çıkışından olası hava kabarcıklarını çıkarmak için beş dakika bekleyin.

Tamamlandığında, mikroakışkan kanal bakteri kültürü ile dolana kadar saatte bir mililitre akış hızında 150 mikrolitre bakteri çözeltisi çekin. Ardından, kültür ortamı şırınga filtresini dikkatlice çıkarın ve çıkışı atık kabına yerleştirin. Bakteriyel hücreleri, gözenekli ortamda yüzey yapışmalarına izin vermek için mikroakışkan kanalda üç saat boyunca sıfır akış koşullarında bırakın.

Deneyi başlatmak için, şırınga pompasını istenen akış hızına ayarlayarak akışı başlatın ve büyüyen biyofilmlerin görüntülerini istenen zaman aralığında, optik konfigürasyonda ve büyütmede almadan önce basınç okumasını bir hertz'de başlatın. Biyofilm oluşum süreci, bakteri hücrelerinin ve biyofilmin görüntülerde daha koyu pikseller olarak göründüğü parlak alan mikroskobu kullanılarak görselleştirildi. 24 saatlik bir deney sırasında, başlangıçta rastgele büyüyen biyofilm neredeyse tüm gözenekli ortamı kolonize etti.

Biyofilmin yüzey kaplaması, en küçük gözenek boyutunda, 20 saatteki en büyük gözenek boyutuna göre% 10 daha hızlı gerçekleşti. Biyofilm yüzey kaplamasının basınç birikimi ile korelasyonu, daha küçük gözenek boyutundaki mikroakışkan kanaldaki tıkanmanın, giriş ve çıkış arasında daha büyük gözenek boyutuna göre daha yüksek bir basınç farkına yol açtığını göstermiştir. Hatırlanması gereken en önemli hususlar, deneyi sıcaklığa dayanıklı bir ortamda çalıştırmak ve kabarcık oluşumunu önlemek için mikroakışkan cihazın ve çözeltilerin gazını iyi bir şekilde çıkarmaktır.

Bu yöntem, sistematik çalışmaların akış hızı ve gözenek boyutunun etkisi açısından hem endüstriyel hem de doğal gözenekli ortamlarda biyofilm büyümesinin temel mekanizmalarını çözmesine izin verir.