Plataforma de Célula-en-Perla-en-Gota para el Cribado Microfluídico Basado en pH de Bacterias Ureolíticas

Área de la Ciencia:

• Biotecnología
• Microbiología
• Química Analítica

Sus antecedentes:

• Los microorganismos ureolíticos impulsan la precipitación microbiana de carbonato de calcio (MICP), crucial para la construcción y la remediación.
• El descubrimiento de cepas ureolíticas de alto rendimiento se ve obstaculizado por las limitaciones de los ensayos de alto rendimiento, especialmente con moléculas difusas en microfluídica de gotas.
• La difusión de amoníaco en los ensayos de gotas oscurece la medición precisa de la actividad de la ureasa a nivel de célula única.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva plataforma microfluídica para la detección de actividad ureasa de una sola célula y de alto rendimiento.
• Superar la diafonía química causada por la difusión de amoníaco en ensayos basados en gotas.
• Permitir la bioprospección eficiente y la evolución dirigida de microorganismos ureolíticos.

Principales métodos:

• Desarrolló una plataforma microfluídica de 'célula-en-perla-en-gota' (CiBiD).
• Encapsuló células bacterianas en perlas de agarosa para formar microcolonias antes de la reencapsulación en gotas.
• Utilizó urea, un colorante sensible al pH y un tampón dentro de las gotas para localizar los cambios de pH y neutralizar el amoníaco.

Principales resultados:

• La plataforma CiBiD detectó con éxito cambios localizados de pH, superando la diafonía difusional.
• Se logró un enriquecimiento 25 veces mayor de cepas ureolíticas activas a partir de un consorcio simulado clasificando ~240.000 gotas en <30 min.
• Se demostró el enriquecimiento exitoso de bacterias ureolíticas a partir de muestras ambientales de suelo.

Conclusiones:

• La plataforma CiBiD proporciona un método robusto para el cribado de alto rendimiento de la actividad de la ureasa.
• Este enfoque es valioso para la bioprospección y la evolución dirigida de microorganismos en medios desafiantes.
• El concepto CiBiD tiene aplicaciones más amplias para otros ensayos microfluídicos que requieren detección localizada.