一 实验准备

1 菌株活化与菌悬液制备

目标丝状真菌菌株按照标准方法活化传代培养,制备纯孢子悬液,使用血球计数板计数校准孢子浓度,去除菌丝碎片杂质,过滤纯化孢子悬液。

用对应液体培养基(如RPMI 1640、SDB等)稀释孢子悬液,配制统一初始接种浓度,常规起始浓度控制在1×10³~1×10⁴ CFU/mL,避免初始密度过高造成菌丝快速融合粘连;不添加琼脂,全程使用纯液体培养体系。

设置空白对照孔(仅纯液体培养基)、复孔(每条件至少3个复孔)、阳性对照菌株孔,记录板布局信息。


2 微孔板加样与封板处理

采用透明平底96孔微孔板,每孔加入统一体积液体培养基和孢子悬液,总体积100–150μL/孔;微孔板外圈列加入无菌PBS或培养基作为缓冲孔,降低长周期培养边缘蒸发效应。

选用透气封板膜进行封板,保障通气条件同时减少液体蒸发和板盖冷凝水干扰成像;加样后低速瞬时离心,去除孔内气泡,保证液体分布均匀、菌丝在孔底正常萌发生长,避免气泡遮挡成像视野。


3 仪器与软件基础设置

将微孔板固定适配oCelloScope板架,置于设定温度(如25℃/30℃)恒温培养环境,保持全程温度稳定,避免温度波动产生培养基结晶。

连接oCelloScope主机与UniExplorer软件,选择FluidScope Z轴多层深度扫描模式,设置Z轴扫描层数与扫描范围,覆盖液体全深度以及底部贴壁菌丝区域,保证全深度菌丝均可被成像采集。

设置测量间隔:长周期丝状真菌液体培养推荐10分钟或更长间隔(可延长至30分钟),减少频繁扫描震动干扰菌丝自然生长;执行全板初始BCA基线校正,扣除空白培养基、板底背景信号,保存基线模板。

启用SESA图像分割算法,提前设置真菌菌丝分割参数,做好像素物理尺寸校准,建立像素与微米的换算关系,方便后续真实物理面积定量。


二 oCelloScope连续成像监测流程

1 启动长周期延时扫描

确认板位对齐、扫描路径无误,启动全自动时序Z轴堆叠扫描,持续监测完整菌丝发育周期(孢子萌发、延滞期、菌丝延伸、分枝生长、成熟菌丝阶段,可设置7–14天连续监测)。

全程保持培养环境静置培养,如需间歇振荡,设置扫描时段与振荡时段错峰运行,防止液体晃动导致菌丝移位、脱落,破坏原位液体菌丝结构。

软件实时保存Z轴原始图像堆栈、TA总吸收信号、SESA分割掩码图像,同步生成逐帧时序数据,全程避免人为移动微孔板。


2 图像分割与菌丝定量计算

完成BCA动态基线校正,持续消除长周期基线漂移、微小沉淀背景干扰,保证动态信号来源于真实菌丝结构。

通过SESA算法逐帧做图像二值分割,区分菌丝前景像素与液体背景像素,逐时间点计算菌丝总像素面积,通过像素校准系数换算为真实物理面积(μm²);同时计算菌丝成像覆盖率:菌丝像素总数/单孔有效成像区域总像素×100%。

同步提取菌丝骨架长度、分枝数量、圆度等形态参数以及动力学参数:延滞期、菌丝生长速率、AUC累积面积、最大菌丝覆盖量等,完成全周期动态参数批量拟合。

区分底部贴壁主菌丝与上层游离微小菌丝团,可通过Z轴分层查看不同深度菌丝分布,减少游离悬浮菌丝信号对底层主菌丝定量的干扰。


3 异常信号质控处理

对照空白孔基线曲线,排查培养基结晶、药物沉淀、杂质颗粒造成的静态假阳性信号,利用基线校正与静态像素过滤剔除固定背景信号;标记拟合异常曲线,排除污染孔与异常复孔数据。

定期复核复孔动力学曲线重复性,确认菌丝生长趋势符合正常丝状真菌液体培养发育模式,避免整体数据失真。


三 数据导出与验证

1 批量数据导出

在UniExplorer软件中将逐帧时序菌丝面积、覆盖率、动力学参数导出为CSV格式,可导入Origin、R、Python等软件进行进一步动力学拟合、统计分析、绘图,保存原始图像堆栈文件用于结果溯源。

生成延时动态影像,记录液体菌丝整体生长演化过程,用于结果展示与方法验证。


2 终点交叉验证

可配合终点干重测定、CFU活菌计数、荧光染色成像等方法做局部验证,校准oCelloScope成像定量结果,建立菌丝像素面积与真菌生物量的对应关系,提升定量准确性。

不使用半固体琼脂,全程保持纯液体体系,记录完整扫描参数、基线校正参数、SESA算法版本,保障实验可复现。


四 关键注意事项

1 防蒸发与防冷凝管理:长周期液体培养需做好缓冲孔与封板管理,必要时配合湿度控制培养箱,防止液体体积变化改变液体深度,影响Z轴扫描精度与菌丝生长环境。

2 扫描震动控制:不可设置过短扫描间隔,减少机械扫描震动对脆弱液体菌丝结构的持续扰动,保证菌丝生长模式接近自然静态液体培养状态。

3 高密度菌丝校正:后期菌丝大量融合后整体像素定量可用,但精细单根菌丝参数会产生偏差,此时以整体菌丝总面积和覆盖率为主进行整体生物量动力学分析。

4 避免药物/营养析出:提前验证液体培养基与药物体系的溶解稳定性,减少长周期培养中结晶析出干扰成像分割。