微流控视角：探索微生物在快速变化条件下的生长策略-24年2月发表-Springer Nature

来源：微纳立方科技(北京)有限公司分类：商机 2024-03-20 10:00:08 72阅读次数

这是微纳立方第48篇微流控推文

24年2月，Luisa Bl?baum等人于Springer Nature旗下的《Microbial Cell Factories》期刊上，发表了一篇关于“评估微生物在快速变化的环境下的表现和稳定性”的新方法。简而言之，作者他们想了解当微生物的生存环境突然变化时，它们的生长速度、能量生产等关键功能是否能保持稳定。这对于实验室研究和工业应用都非常重要，比如在制药或酿酒过程中，了解微生物如何应对环境变化可以帮助提高产量和质量。

作者将动态微流控单细胞培养（dMSCC）和鲁棒性量化方法结合，这允许他们非常精确地控制和改变微生物周围的环境，结合活细胞成像技术，实时观察单个细胞的反应。其优点是它能够迅速改变条件，模拟自然环境中短时间内发生的变化，并评估微生物对几秒或几分钟内发生变化的性能稳定性。

作者以酿酒酵母为例，通过在不同时间间隔内交替提供和限制葡萄糖，模拟了“盛宴和饥饿”的周期，观察酵母如何应对这种快速变化的环境。结果发现，虽然酵母的生长速度有所下降，但它们能够调整自身，以增加能量储备（即细胞内ATP水平），尤其是在较长周期震荡中。然而，这种适应也导致了个体间差异的增加，表明并非所有细胞都以相同的方式响应环境变化。

通过这项研究，作者开发了一种半自动化的分析流程，不仅能够评估整个种群的表现，还能细致到亚种群和单细胞水平。这种方法为深入理解微生物如何应对环境的快速变化提供了强大的工具，并且可以适用于研究其他微生物、使用不同的生物传感器和培养条件。这些发现有望帮助改进微生物菌株的开发和生物工程过程，使其更高效、更稳定。

[1]. Bl?baum L, Torello Pianale L, Olsson L, et al. Quantifying microbial robustness in dynamic environments using microfluidic single-cell cultivation[J]. Microbial Cell Factories, 2024, 23(1): 44.

地址：https://doi.org/10.1186/s12934-024-02318-z

用到的产品：Fluigent Flow EZ压力泵。

在这项研究中，Flow EZ压力泵通过维持含糖培养基的压力在100 mbar，同时在70和220 mbar之间切换来控制无糖培养基的流动，实现了对培养基流动的精确控制。并通过设置不同的切换频率（每1.5、6、12、24和48分钟一次）来研究微生物对于不同生物时间尺度下环境变化的响应。这些设置全部通过Fluigent的Oxygen软件自定义实现。

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