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分離致病性肺炎鏈球菌的新型微流控技術

發布時間:2023-07-31 14:10:31 瀏覽量:2422 作者:Robert

摘要

本文介紹了一種基於(yu) 確定性側(ce) 向位移(DLD)的微流控方法,可以根據肺炎鏈球菌的形態(單球菌、雙球菌和鏈狀菌)將其分離為(wei) 不同的亞(ya) 群,以便研究它們(men) 在致病性方麵的差異。文中通過使用借助倒置顯微鏡以及Lumencor白光光源實際驗證了微流控的分離效果。

正文


分離致病性肺炎鏈球菌的新型微流控技術


隆德大學Jonas O. Tegenfeldt教授課題組在Analytica Chimica Acta上發表了一篇題目為(wei) “Separation of pathogenic bacteria by chain length”的論文。本文介紹了一種借助微流控技術分離致病性肺炎鏈球菌的方法。該微流控技術又被稱為(wei) 確定性側(ce) 向位移分選(Deterministic lateral dISPlacement,簡稱DLD)。



肺炎鏈球菌是一種革蘭(lan) 氏陽性、帶莢膜的球菌或鏈球菌,是引起人類肺炎、腦膜炎等疾病的重要病原菌。肺炎鏈球菌根據莢膜多糖抗原的不同,分為(wei) 84個(ge) 血清型,其中1-3型致病力強,細菌鏈長度和莢膜的存在是已知的毒力因素,具有引起嚴(yan) 重疾病的能力。其中莢膜是肺炎鏈球菌致病的主要因素,可以抵抗吞噬細胞的吞噬,有利於(yu) 細菌在宿主體(ti) 內(nei) 定居並繁殖。如下圖中顯示的是一種肺炎鏈球菌R6細胞的形態(一種無莢膜的菌株),其中i為(wei) 單球菌,ii是雙球菌,iii為(wei) 4個(ge) 細胞組成的細胞鏈(旁邊是雙球菌)。



通過DLD技術可以根據細菌的大小、形狀、變形性和介電性來分離不同的細菌亞(ya) 群。文章中使用了圓形的障礙物陣列,細菌在流經陣列時會(hui) 受到障礙物的影響而偏離原來的軌跡。細菌的偏移量取決(jue) 於(yu) 它們(men) 的長度和寬度,以及它們(men) 在陣列中的運動模式。文章中設計了一個(ge) 裝置,可以將肺炎鏈球菌根據其形態(單球菌、雙球菌和鏈狀菌)分離到不同的出口,並進行收集。本文中還使用了兩(liang) 種幾乎基因相同但有無莢膜的肺炎鏈球菌菌株進行實驗,發現有莢膜的菌株比無莢膜的菌株更容易被偏移,可能是因為(wei) 莢膜增加了細胞的大小或者影響了細胞的表麵性質。


在實驗中Lumencor的SOLA light engine與(yu) 尼康Eclipse Ti以及TS2倒置顯微鏡共同使用。SOLA light engine作為(wei) 整個(ge) 觀測實驗的光源,與(yu) 尼康的倒置顯微鏡具有很好的兼容性,並且與(yu) 顯微鏡內(nei) 置的GFP優(you) 化的熒光濾光片搭配使用,對有莢膜肺炎鏈球菌D39 (血清型2)和無莢膜肺炎鏈球菌R6細胞的運動軌跡進行觀察,並通過熒光和明場圖像進行對比識別。



正如上圖所示,是分離實驗時所拍攝的整個(ge) DLD陣列的掃描圖像,可以看到D39熒光細胞的平均運動軌跡。需要注意的是圖A中X方向的尺寸是經過壓縮的,實際的尺寸長度為(wei) 9.5mm,而寬度為(wei) 0.4mm。從(cong) 圖B中可以清晰地看到D39被成功分類,大部分都從(cong) Outlet 5離開器件。而圖C、D、E則代表了通過熒光以及亮場圖像來區分D39以及R6細胞的情況。



對器件中5個(ge) 通道內(nei) 無莢膜的R6以及有莢膜的D39細胞各占的比例進行了統計。通過將每個(ge) 菌株的細胞數除以每個(ge) 出口的細胞總數來計算該比例,其中*代表未發現D39細胞。該實驗成功地展示了分選後活細胞的收集。雖然在這項工作中,通量是中等的,但通過仔細優(you) 化設備參數,使用更寬的設備,更大的柱間距和並行化,相信可以將通量提高到詳細的生物分子研究所必需的水平。


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