一 基础说明

UniExplorer软件不内置Lambert-Pearson抑菌模型拟合功能。完整操作分为两大阶段:第一阶段在UniExplorer完成实验数据采集、曲线质控、AUC积分、数据导出;第二阶段将CSV数据导入Origin软件,完成Lambert-Pearson非线性拟合。下面提供可直接复现的分步操作教程。


二 UniExplorer软件完整操作教程

1 载入工程与原始曲线质控

打开UniExplorer,载入已完成时序扫描的工程文件。

绘图界面Y轴选择菌体像素总面积,优先使用该指标,TA浊度作为辅助参考;X轴设置为培养时间。

逐条查看各组生长曲线,双击曲线调取对应时间点Z轴堆叠图像。标记并剔除异常孔:存在药物结晶、持续气泡、冷凝水滴落、菌体大面积移位的样本,不纳入后续计算。

确认质控有效:阳性对照组呈现完整S型生长曲线,阴性空白基线平稳,溶剂对照组与阳性对照无明显差异。


2 设置统一积分区间(关键步骤)

打开积分工具,人为锁定统一的积分起始时间和积分终止时间。所有组别必须使用完全相同的积分区间,禁止不同组别使用不同起止时间。

启用动态BCA基线校正,调用实验预先采集的空白基线模板,削弱基线缓慢漂移带来的误差。


3 批量计算曲线AUC与相对生长系数Fa

选中单条曲线,使用Integrate积分功能,软件自动输出该曲线下面积AUC。

按住Ctrl多选同一药物浓度下所有生物学复孔,批量执行积分,记录全部复孔AUC数值。

建立数据表进行换算:Fa = 给药组AUC平均值 ÷ 阳性对照组AUC平均值。Fa范围0~1,数值越接近1代表抑制作用越弱。


4 时序数据批量导出

打开软件Export导出菜单;

导出字段勾选时间戳、像素总面积、TA浊度、各组AUC结果;

文件编码选择UTF-8,保存格式设置为CSV;

文件命名标注菌株、培养温度、pH、积分起止时间,方便后期溯源。

建议同时保存完整工程文件,保留全部原始图像堆栈,便于后续复核异常数据。


5 数据预处理整理

使用Excel打开导出的CSV文件,新建拟合专用数据表,保留两列核心信息:

第一列:药物浓度;第二列:对应浓度Fa均值;额外新增一列标准差,用于绘图添加误差棒。


三 Origin软件Lambert-Pearson模型拟合分步教程

1 导入数据表

打开Origin,新建工作表,将整理完成的浓度、Fa均值、标准差粘贴至表格,X列为药物浓度,Y列为Fa相对生长系数。


2 启动非线性拟合模块

顶部菜单栏依次选择:分析 → 拟合 → 非线性曲线拟合。

在函数编辑界面录入Lambert-Pearson模型表达式,设置合理参数初始值。

初始参数参考设置:拐点浓度初始值设置在预估MIC附近;陡度参数初始值设置区间1~3,避免迭代不收敛。


3 添加参数约束与选择迭代算法

设置参数边界约束,保证生物学意义:拐点浓度大于0,陡度参数大于0。

拟合迭代算法选择Levenberg-Marquardt算法,开启全局拟合选项。

点击拟合执行运算,软件自动迭代计算,输出拟合曲线、参数估值、标准误差、决定系数R²。


4 拟合结果评估

重点查看决定系数R²,R²>0.9代表拟合效果良好;R²<0.85,需要返回核查原始实验数据,排查梯度设计、药物析出、基线校正等问题。

提取关键输出参数:无抑制浓度NIC、拐点浓度、曲线陡度参数。


5 绘图输出

绘制离散实验观测点,叠加Lambert-Pearson平滑拟合曲线;

X轴为药物浓度,Y轴为Fa相对生长系数;

在图中标注NIC、动力学MIC关键阈值,利用标准差添加误差棒,形成标准SCI图表。


四 常见问题排查方案

1 拟合无法收敛

回到UniExplorer复核实验梯度,缺少中等抑制区间会直接造成拟合失败;可在临界抑制区间增设细分浓度梯度。

适当调整Origin内参数初始迭代值,缩小参数取值边界范围。

剔除高浓度下存在大量药物析出、理化干扰的浓度组别。


2 拟合R²数值偏低

调取UniExplorer时序图像,排查药物沉淀、乳滴干扰;优先使用像素面积数据,不单独依靠TA浊度。

核对所有组别积分起止时间是否统一,积分区间不一致会破坏剂量效应关系。


3 Fa数值大于1

代表给药组生长水平高于阳性对照组,多由基线漂移导致;重新启用UniExplorer动态BCA基线校正,再次计算AUC。