一、实验材料准备

1. 菌株与活化

选用目标菌株(细菌/念珠菌等,如白色念珠菌、金黄色葡萄球菌),-80℃甘油保存菌株连续传代活化2代,保证生理状态稳定,避免老化菌株影响生物膜黏附能力。

2. 培养基

真菌:RPMI 1640培养基(pH7.0),按需添加葡萄糖/血清促进生物膜形成,过滤除菌;

细菌:TSB培养基,高压灭菌;

配套试剂:无菌PBS、半透气防蒸发封板膜、透明平底96孔微孔板、结晶紫、95%乙醇、XTT试剂(可选)。

3. 仪器软件

oCelloScope成像系统(FluidScope Z轴扫描)、恒温培养箱、分光光度计、酶标仪、UniExplorer软件;确认微孔板板底无划痕,光路窗口洁净。


二、菌液制备与布板接种

1. 菌悬液校准

细菌:调整OD₆₀₀=0.05~0.1,终浓度约1×10⁵~1×10⁶ CFU/mL;

念珠菌/真菌孢子:终浓度约1×10³~1×10⁴ CFU/mL,避免初始浓度过高造成早期融合;

单孔加液量:常规100 μL,长周期真菌实验150 μL。

板布局:最外圈孔填充纯培养基做蒸发缓冲孔;设置纯培养基空白对照、无药阳性对照,每组≥3个复孔;平整贴附半透气封板膜,瞬时低速离心去除气泡;提前预热微孔板减少温差冷凝。


三、oCelloScope成像法动态监测步骤

1. 上机设置

将微孔板水平固定于仪器板架,整机放入恒温培养箱(37℃),远离风口和箱门,保持稳定温湿度;开启FluidScope全深度Z轴多层扫描,保证底层贴壁生物膜完整成像。

扫描间隔:细菌生物膜5 min;真菌长周期生物膜10~30 min;

算法设置:执行初始全板BCA基线校正,启用SESA形态分割算法、曲线平滑;

监测周期:细菌24–48 h,真菌生物膜7–14 d,全程静置培养避免扰动生物膜。

2. 动态数据采集与分析

连续采集Z轴时序图像,软件逐帧计算整体等效生物量、生物膜总面积、成像覆盖率及延滞期、比生长速率、最大生物量、AUC等动力学参数;可导出延时视频和csv格式参数;复核并批量剔除异常孔,排除结晶、沉淀假阳性信号;区分底层贴壁生物膜与上层浮游菌体信号。


四、比浊法对照实验

1. 间断酶标仪比浊

同批次微孔板、相同培养条件,酶标仪定时读取OD₆₀₀数值,获得整体总菌量浊度曲线;仅反映全孔总菌量,无法区分贴壁生物膜与浮游菌体,无三维结构和微观异质性信息,仅做整体总量对照。

2. 终点结晶紫经典生物膜定量

培养结束后轻柔PBS漂洗去除浮游菌,固定、0.1%结晶紫染色、漂洗脱色,乙醇洗脱后酶标仪读取OD₅₉₅,得到成熟贴壁生物膜终点总量;可辅以XTT代谢检测、CFU活菌计数验证生物膜活力。


五、数据处理与统计

1. UniExplorer批量拟合动力学参数,导出时序曲线与参数文件,保存原始图像堆栈用于溯源;

2. 使用Origin/R等软件绘制生长曲线、计算均值和标准差,进行统计分析,验证成像定量与结晶紫/比浊结果相关性;

3. 记录完整参数:Z轴层数、扫描间隔、培养条件、基线校正模板、菌株信息,保证可复现性。


六、质控与注意事项

1. 全程防蒸发、防冷凝,减少基线漂移;长周期实验定期复核复孔重复性;

2. 目视复核延时图像,排除培养基结晶、杂质沉淀造成的假阳性信号;

3. 扫描时段避免振荡,防止底层生物膜脱落;正式SCI研究需标注软件版本与算法参数。