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BioSense全自动MIC最小抑菌浓度,动力学生长标准实验方案

来源: 发布时间:2026-07-21 14:20:00 浏览:31 次

一 实验前期准备(耗材、菌株、试剂、仪器预校准)

1 实验耗材与试剂配制

选用无吸附透明平底96孔微孔板,适配oCelloScope全深度Z轴扫描;配套透气疏水封板膜、无菌排枪、低温瞬时离心机、标准梯度稀释试管。

受试抗菌药物用对应无菌液体培养基溶解,配制10×最高母液浓度,经0.22μm滤膜无菌过滤,避光低温保存;空白培养基、阳性生长对照菌液、无菌水同步准备。

标准菌株复苏活化:细菌采用MH肉汤,丝状真菌采用RPMI 1640培养基,37℃/28℃恒温振荡活化12–18h,连续传代2次保证生理状态稳定;调整菌悬液至标准接种浓度,细菌终浓度5×10⁵ CFU/mL,真菌孢子终浓度1×10⁴ CFU/mL。

2 仪器预校准操作流程

提前24h启动外置恒温培养箱,稳定至实验设定温度;将oCelloScope主机放入箱内预热2h,接通电脑通讯,打开UniExplorer软件。

放入仅含空白培养基的微孔板,执行全局BCA基线校正,保存空白校正模板;使用原厂灰度校准板完成光路亮度校准,记录光源原始光强数值。

设置统一扫描基础参数:Z轴扫描覆盖孔底下方50μm至液面上方20μm,每10μm一层切片;曝光增益固定标准档位,开启SESA静态杂质像素过滤,关闭图像水印、超高分辨率渲染,降低扫描数据传输压力。

3 梯度加样排布规范(96孔板通用布局)

横向A–H行设置8个药物浓度梯度,每一行6个生物学复孔;

第11列设置阳性生长对照(仅菌液+培养基,无药物);

第12列设置空白阴性对照(仅无菌培养基,无菌株无药物);

外圈A1–A12、H1–H12、B1–G1、B12–G12全部填充无菌培养基作为蒸发缓冲孔,减少长周期液体蒸发与边缘温差。

药物梯度采用2倍倍比稀释,从最高浓度依次向下梯度稀释,保证孔内液体终体积统一100μL,药物稀释后体积误差控制在±2μL内。


二 微孔板加样、封板、上机标准化操作步骤

1 梯度稀释加样完整流程

每孔先加入50μL无菌MH/RPMI培养基;

第1列加入50μL 10×药物母液,充分吹打混匀后吸取50μL转移至第2列,依次倍比稀释,最后一列弃去50μL,保证每孔药物梯度体积一致;

除空白阴性孔外,所有孔加入50μL标准化菌悬液,轻柔吹打3次混匀,避免产生微小气泡;阴性对照孔补充50μL无菌空白培养基。

全部加样完成后,微孔板低速300g离心1min,将孔内微小气泡完全沉降至底部,防止气泡遮挡成像、造成假阳性信号。

2 封板与平衡处理

使用透气疏水封板膜完整密封微孔板,膜面无褶皱、无破损;膜与孔口之间不留空隙,避免水汽大量蒸发形成冷凝水滴落。

密封完成后将微孔板放置于与培养箱同温操作台静置30min,消除板体与箱体之间温差,减少盖板凝水。

3 仪器上机时序任务参数设置

将微孔板平稳放入oCelloScope板架,卡扣完全卡紧,不偏移、不翘起;

UniExplorer软件新建时序扫描任务,读取预先保存的BCA基线模板、Z轴扫描参数;

测量间隔设置:细菌MIC实验每30min扫描1次,总监测时长16–20h;丝状真菌MIC实验每60min扫描1次,总监测时长48–72h;

开启动态BCA实时基线校正、分层像素权重校正,上调底部Z轴切片权重,适配静置沉降菌体;

软件实验备注栏记录药物名称、梯度范围、菌株名称、接种浓度、培养温度、监测总时长,留存溯源信息。

确认全部参数后启动全自动无人值守时序扫描,全程不取出微孔板,维持稳定恒温静置环境。


三 动力学数据采集、MIC判定标准与校正流程

1 双定量指标同步采集规则

系统同步输出两类定量数据用于MIC判定:

第一类:全深度堆叠菌体像素总面积(成像核心指标,消除沉降贴底菌体定量偏低问题);

第二类:TA等效总吸收浊度数值(对标传统酶标OD,用于横向文献对比)。

每一个时间点自动保存Z轴原始图像堆栈,曲线出现异常波动时可调取对应图像区分药物沉淀、结晶、气泡与真实菌体生长。

2 动力学MIC判定标准(动力学生长法,区别于终点目视法)

阳性对照孔正常出现典型S型生长曲线,延滞期、对数生长期清晰;阴性空白对照全程像素面积、TA数值无明显上升,基线波动在阈值范围内,实验整体质控合格。

逐梯度分析每一组复孔时序生长曲线:

药物最高浓度至临界抑菌浓度区间,菌体像素面积全程维持在空白基线水平,无持续上升趋势,判定为完全抑制;

降低一级药物浓度后,曲线出现明显持续上升,菌体像素随时间显著增加,代表菌株可正常增殖;

最小抑菌浓度MIC定义为:可完全抑制菌体持续生长的最低药物浓度,以全复孔像素面积无显著增长作为判定依据,不依靠单一终点数值。

3 数据校正与异常孔剔除规则

培养基析出结晶、药物沉淀产生静态像素信号,SESA算法自动过滤,若单孔沉淀过多导致基线漂移严重,直接标记该孔并剔除,使用其余复孔均值参与统计;

同一梯度6个复孔像素面积变异系数超过15%,排查是否存在加样误差、气泡、冷凝水滴落,对应时间段数据单独标注;

以阳性对照生长曲线作为内参校正,计算各药物浓度组相对生长率,相对生长率≤10%判定为有效抑菌。


四 数据导出、图表绘制与SCI方法学记录规范

1 标准化数据导出步骤

时序扫描全部结束后,终止扫描任务,备份完整工程文件夹;

导出CSV动力学数据,勾选像素总面积、TA吸收、各时间点原始数值,编码选择UTF-8格式,避免乱码;

批量导出关键时间点Z轴堆叠成像截图,保存延时生长视频作为补充材料;

单独导出每一组梯度的平均生长曲线、复孔标准差数据,用于Origin绘图。

2 图表分层绘制规范

图1:不同药物浓度梯度菌体像素面积时序动力学曲线,标注MIC临界浓度;

图2:对应时间点微孔原位成像对比图,直观展示不同浓度下菌体/菌丝生长差异;

图3:相对生长率柱状统计图,量化各浓度抑菌效果;

图4:像素面积-TA浊度相关性拟合图,完成双数据交叉验证。

3 论文方法学标准描述模板

采用BioSense oCelloScope系统开展微生物MIC动力学生长测定;菌株标准化接种于96孔透明平底微孔板,药物2倍倍比稀释;设备搭载FluidScope倾斜Z轴多层扫描,覆盖微孔全部液体深度,SESA图像分割算法定量菌体像素总面积;全程恒温静置原位连续监测,同步采集成像形态参数与等效TA浊度动力学数据;动态BCA基线校正消除沉淀、气泡干扰;MIC判定标准为完全抑制菌体持续增殖的最低药物浓度,以6个生物学复孔时序生长曲线综合判定,区别于传统终点目视浊度法。


五 实验质控与故障应急处理方案

1 全程质控关键点

每次实验同步设置阳性、阴性对照,无正常阳性生长曲线则整板数据作废;

监测中途若出现断电、软件断连,按照接续扫描流程恢复任务,标记断电时段,该区间数据不纳入MIC判定;

长周期真菌MIC实验每24h预览一次成像,发现盖板大量冷凝水则停机无菌擦拭板盖,平衡温度后继续扫描。

2 实验报废判定标准

冷凝水滴入微孔、菌体大面积移位、复孔变异系数高于30%、阳性对照无生长、图像堆栈大量损坏,整板实验作废,重新开展梯度稀释上机。

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