微生物生长曲线监测系统记录单核细胞增生李斯特菌在不同处理条件下的生长过程
研究背景：研究了一种结合生物膜降解酶（CAase）和细菌素（嗜热蛋白110）的新型策略，用于消除单核细胞增生李斯特菌的生物膜，以解决其在食品加工环境中形成的持久性污染问题。李斯特菌因其在生物膜中表现出的强抗药性和耐受性，已成为全球食品安全的重大威胁。因此开发能够破坏生物膜并有效杀灭细菌的替代策略具有重要意义。研究人员首先制备了李斯特菌的生物膜，并使用CAase和嗜热蛋白110分别或联合处理这些生物膜。结果显示，CAase能够有效破坏生物膜的结构，显著减少生物膜量（p<0.0001），而嗜热蛋白110则表现出对浮游细菌生长的显著抑制作用（p<0.0001）。然而联合使用CAase和嗜热蛋白110并未显著增强单一处理的效果，但CAase的生物膜降解能力与嗜热蛋白110的抗菌活性相结合，为控制李斯特菌生物膜提供了一种潜在的替代方法。oCelloscope通过时间序列成像技术，实时记录单核细胞增生李斯特菌在不同处理条件下的生长过程。它以30分钟为间隔拍摄图像，并通过背景校正吸收（BCAN）算法分析图像数据，从而生成细菌生长曲线。这种实时监测能力使得研究人员能够精确评估CAase和嗜热蛋白110对李斯特菌生长的动态影响。此外通过扫描电子显微镜（SEM）观察发现，嗜热蛋白110处理后的细菌细胞表面出现明显的纹理和变形，表明其对细胞壁结构有显著影响。这一发现进一步支持了嗜热蛋白110的抗菌机制可能与其对细胞壁的破坏有关。尽管CAase和嗜热蛋白110的联合使用并未显著增强单一处理的效果，但这种组合策略为食品加工环境中李斯特菌生物膜的控制提供了一种潜在的替代方法。
丹麦Biosense微生物生长曲线监测系统的应用
使用oCelloscope微生物动态监测系统监测不同处理条件下李斯特菌的生长情况。在LB肉汤或PBS缓冲液中分别加入CAase、嗜热蛋白110或其混合溶液。将96孔板加载到oCelloScope中并在30°C下培养25小时。使用oCelloscope UniExplorer（v.12.0）使用带有BCA（背景校正吸收）分析算法的生长动力学模块每30分钟采集10张图像/孔。OCS UniExplorer软件V12报告的BCA值作为时间的函数在JMP中制成表格，并生成图表。通过背景校正吸收（BCAN）算法分析图像，并计算生长曲线下的面积，以评估处理对细菌生长的影响。
实验结论
提出了一种结合生物膜降解酶（CAase）和细菌素（嗜热蛋白110）的新型策略，用于消除单核细胞增生李斯特菌的生物膜。CAase能够有效破坏生物膜结构，而细菌素（嗜热蛋白110）则显著抑制浮游细菌的生长。虽然两者的联合使用并未显著增强单一处理的效果，但这种组合策略为食品加工环境中李斯特菌生物膜的控制提供了一种潜在的替代方法。此外，研究还表明，细菌素110对细菌细胞壁结构有显著影响，这可能与其抗菌机制有关。未来的研究可以进一步探索这种组合策略在不同环境条件下的应用潜力，并评估其在实际食品加工环境中的效果。
图1、处理后单核细胞增生李斯特菌生物膜的图像。这些图像描绘了过夜处理后的成熟生物膜，如下所示：对照-PBS，CAase-0.1 mg/mL CAase，嗜热素110–1000 AU/mL嗜热素110，混合物—0.1 mg/mL CAase和1000 AU/mL嗜热蛋白110的混合物
图2、结晶紫测定结果。微量滴定板上的生物膜形成，结晶紫染色后590 nm处的吸光度定量。在590 nm处的吸附绘制在y轴上，处理在x轴上表示。条形代表平均吸光度，误差条使用3个生物学重复的平均值的1个标准差构建，每个生物学重复有3个技术重复。
图3、使用oCelloScope微生物动态监测系统监测对微生物生长的抑制作用25小时。使用归一化背景校正吸收（BCA-N）算法分析微生物生长过程。（A）归一化背景校正吸收（BCAN）在y轴上绘制在x轴上与时间（以小时为单位）。在25小时内每30分钟记录一次分析图像。这些点表示3个实验重复的平均值，每个重复包含3个技术重复（n=9），误差线表示标准差。（B）使用Simpson方法计算每条生长曲线下的面积。
图4、来自培养基的oCelloScope图像。来自oCelloScope的图像，按治疗分组为行，按测量时间分组为列。收集最高接种水平的图像。图中显示了培养基中最高接种水平的图像。
图5、PBS中最高接种水平的图像，来自PBS的oCelloscope图像。图像显示来自oCelloScope的图像，这些图像按治疗分组为行，按测量时间分组为列。随着时间的推移，当存在嗜热素蛋白110时，培养基和PBS的细胞密度显著降低。
总结
单核细胞增生李斯特菌是一种引起李斯特菌病的革兰氏阳性菌，李斯特菌病是一种严重的感染，在全球范围内导致显着的发病率和死亡率。它通过生物膜形成在食品加工表面的持久性是一项重大挑战，因为传统的消毒剂和抗菌剂对生物膜包埋的细胞的疗效有限。本研究研究了一种将工程化多糖降解酶（CAase）与嗜热链球菌产生的细菌素（嗜热蛋白110）相结合的新方法。实验室检测评估了这种组合在破坏生物膜和灭活各种表面的单核细胞增生李斯特菌方面的有效性。结果表明，CAase有效破坏生物膜结构，而嗜热蛋白110显着降低细菌生长和活力。初步试验表明，双重作用方法为传统处理提供了一种潜在的替代方案，通过有效控制食品加工环境中的李斯特菌生物膜来提高食品安全。oCelloscope微生物动态监测系统是一种关键的实验技术平台，用于实时监测和分析李斯特菌在不同处理条件下的生长动态。它为研究CAase和嗜热蛋白110对浮游细菌生长的抑制效果提供了定量和定性数据。本研究工作提供了一种可能的方法，可以对其进行修改以纳入其他抗菌剂，例如芳樟醇，这些药物可能表现出不同的作用方式。未来的研究将旨在研究CAase和嗜热蛋白110作为pH值、盐浓度和温度的函数的功效，以进一步评估工艺条件，并进一步研究观察到的细胞壁降解的潜在机制，以了解多糖降解酶和嗜热蛋白110功效的分子基础。未来的研究可以进一步探索这种组合策略在不同环境条件下的应用潜力，并评估其在实际食品加工环境中的效果。
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