尿溶性細菌のpHベースの微流体スクリーニングのためのCell-in-Bead-in-Dropletプラットフォーム

科学分野:

• バイオテクノロジー バイオテクノロジー
• 微生物学 微生物学とは
• アナリティカル・ケミストリー (Analytical Chemistry) とは

背景:

• 尿溶性微生物は,建設と修復に不可欠な微生物誘導炭酸降水 (MICP) を誘導します.
• 高性能の尿溶性菌株の発見は,高通量試験の制限によって阻害され,特にドロップレットマイクロ流体における拡散分子によって阻害されています.
• ドロップレットアッセイにおけるアンモニアの拡散は,単細胞レベルで尿素酸活性を正確に測定することを妨げます.

研究 の 目的:

• 尿素酵素の活性に対する高通量単細胞検出のための新しい微流体プラットフォームを開発する.
• ドロップレットベースのアッセイでアンモニアの拡散によって引き起こされる化学的クロストラックを克服するために.
• 効率的なバイオプロスペクションと尿溶性微生物の指向的な進化を可能にするために.

主な方法:

• "cell-in-bead-in-droplet" (CiBiD) のマイクロ流体プラットフォームを開発しました.
• バクテリアの細胞をアガロースビーズに封入し,滴を再封入する前に微小コロニーを形成します.
• 尿素,pH感受性染料,および pHの変化を局所化し,アンモニアを中和させるため,ドロップルの内のバッファーを利用しました.

主要な成果:

• CiBiDプラットフォームは,局所的なpH変化を成功裏に検出し,拡散クロストークを克服しました.
• 模擬コンソーシアムからの活性尿解性菌株の25倍濃縮を達成した. ~24万滴を<30分で分類した.
• 環境土壌サンプルから尿溶性細菌の濃縮が成功していることが実証されています.

結論:

• CiBiDプラットフォームは,尿素酵素の活性度の高通量スクリーニングのための堅牢な方法を提供します.
• このアプローチは,バイオプロスペクションと,微生物の進化を,困難な媒介で導いたことに価値があります.
• CiBiDのコンセプトは,局所的な検出を必要とする他のマイクロ流体測定のためにより広範なアプリケーションを持っています.