一、实验原理与质控标准依据

1. 方法依据

本方案遵循CLSI微量肉汤二倍稀释法标准,依托芬兰Bioscreen蜂窝板全自动浊度时序监测,通过连续采集不同抗菌药物浓度下菌株生长曲线,全自动判定最小抑菌浓度MIC,即完全抑制微生物增殖的最低药物终浓度。整套流程包含药物梯度配制、标准化菌悬液制备、蜂窝板梯度加样、长时序动态扫描、动力学数据校正、MIC定量判读、质控复筛全流程,可实现批量菌株、多种抗菌剂高通量MIC测定。

2. 必备对照设置规则

每块蜂窝板必须同步设置四类对照,缺失任意一类数据无效:无药阳性生长对照(仅培养基+菌株)、无菌阴性空白对照(仅培养基)、溶剂空白对照(培养基+最高浓度药物溶剂,排除溶剂抑菌)、标准质控菌株对照(MIC需落在参考区间内)。


二、实验前期试剂、菌株与仪器准备

1. 抗菌药剂储备液配制

精准称量抗菌粉末,选用适配无菌溶剂溶解,水溶性药物使用无菌MH肉汤/基础肉汤,脂溶性药物使用DMSO、无水乙醇等有机溶剂;0.22μm无菌滤膜过滤除菌,配制成高浓度母液分装冻存,避免反复冻融降解。

根据待测浓度范围设置二倍梯度区间,常规梯度区间0.125~128 μg/mL,可根据药物活性上下拓展梯度;梯度稀释全部使用同一批次无菌肉汤,保证稀释体系统一。

溶剂终浓度控制在0.5%以内,过高溶剂会产生非特异性抑菌,干扰MIC结果。


2. 菌株标准化预培养与菌悬液校准

挑取新鲜平板单菌落3~5个,接种至对应液体肉汤过夜活化;次日传代一次,使菌株处于对数生长期,消除冻存滞后效应。

采用0.5麦氏浊度标准校准菌液,细菌对应1×10⁸ CFU/mL,酵母调整至2×10⁶ cells/mL;再用无菌肉汤稀释,保证微孔内终接种量为5×10⁵ CFU/mL,严格遵循CLSI接种标准。

待测菌株、质控菌株分开活化,防止交叉污染;全程冰上放置菌悬液,避免接种量随时间增殖改变。


3. 培养基、耗材与仪器预检

细菌检测统一使用MH肉汤,真菌采用RPMI 1640肉汤;批量配制后121℃高压灭菌20 min,冷却至室温静置除泡,上机前恒温平衡至培养温度。

使用Bioscreen原厂100/200孔蜂窝板,逐块检查板底透光面无划痕、污渍;配备原厂防蒸发盖板与半透气封板膜,适配24~48 h长时程梯度监测。

仪器提前开机预热40 min,擦拭孵育舱、光路窗口、托盘积水与菌斑,执行完整光路基线校准;检查温控均匀性、间歇振荡、串口通讯,排查长时间扫描断连、板位温差故障。


三、蜂窝板二倍梯度标准化加样操作

1. 梯度加样体系体积规范

单孔固定终体积250 μL,采用先加梯度药物肉汤、后加标准化菌悬液的顺序操作。

每一行横向设置连续二倍药物梯度,共10个梯度孔;末端三列分别设置溶剂空白、无菌空白、无药生长对照,每行独立一套完整梯度与对照,实现单株菌单药物独立平行检测。

梯度稀释操作:向首孔加入2×最高浓度药物肉汤125 μL,后续每孔加入125 μL空白肉汤,吹打混匀后吸取125 μL转移至下一孔,依次梯度稀释,最后一孔吸出125 μL丢弃,完成二倍梯度。


2. 菌液添加与除泡处理

全部梯度孔、阳性生长对照孔加入125 μL标准化菌悬液;溶剂空白、无菌空白仅补充等量肉汤,不添加菌体。

加样完成后轻柔吹打每孔3次混匀,逐孔清除液面微小气泡,气泡会造成光路瞬时噪声,导致生长曲线误判。

采用棋盘交错排布各行梯度组,边缘全部布置缓冲孔,缓解边缘孔水分蒸发造成药物浓度假性升高。


3. 长效防蒸发封板流程

加盖原厂配套蜂窝板盖板,培养时长超过24 h时,沿板四周粘贴半透气封板膜,保留微量气体交换通道,同时大幅减少水分流失,避免梯度孔药物浓缩导致MIC数值偏低。

无尘纸巾单向擦拭板底透光面,去除水渍、指纹、残留培养基,保证600 nm光路读数稳定无杂峰。


四、仪器上机与全自动MIC监测参数设置

1. 蜂窝板固定与通讯供电配置

平稳将蜂窝板完全卡入仪器卡槽,确认卡扣卡紧无松动,缓慢闭合舱门,舱门传感器完全触发,防止运行震动触发开门保护中断时序扫描。

管理员模式启动配套软件,锁定对应COM串口,关闭电脑自动休眠、USB省电、硬盘休眠功能;整套仪器、电脑接入UPS不间断电源,规避长时间监测断电、串口断开丢失时序曲线。


2. 统一扫描与培养参数

细菌培养温度35±2℃,真菌28℃;开启低速间歇振荡模式,低幅度振荡避免菌体大面积沉降掩盖弱生长信号;检测波长固定600 nm。

读数间隔设置20 min,总培养时长细菌24 h,慢生长真菌、胞内菌延长至48 h,完整捕捉延滞期、对数期生长变化,区分迟发拖尾生长。

开启分梯度空白基线校正,每组梯度配套的溶剂空白、无菌空白独立校正,消除药物、溶剂本身浊度底色干扰;数据自动保存为CSV格式,每轮扫描实时写入硬盘,防止缓存丢失数据。

全部参数核对完成后执行10 min预扫描,确认各梯度基线分层平稳、无无规律跳动,正式启动全自动连续监测;实验全程禁止中途开盖、修改运行参数、拔插通讯线缆。


五、时序数据校正与MIC全自动定量判读流程

1. 原始时序数据预处理降噪

监测结束导出全板原始OD数据并备份工程文件,原始数据不做手动修改。

对应梯度组使用配套溶剂空白、无菌空白逐点基线扣零校正;采用窄窗口移动平均滤波平滑曲线毛刺,不掩盖低浓度微弱增殖拐点。批量标记并剔除污染、菌体严重沉降、极端漂移的离群孔,该组梯度数据作废重测。


2. 生长动力学指标批量提取

对每个药物浓度时序曲线批量拟合三项核心指标:24 h终点校正OD、最大比生长速率μ、曲线下总面积AUC。

以无药阳性生长对照的AUC、终点OD作为100%生长基准,计算各药物浓度生长抑制率。


3. MIC判定标准(符合CLSI规范)

常规抑菌药物(完全抑制型):取24 h终点抑制率≥99%的最低药物终浓度为MIC;

抗真菌唑类、磺胺类存在拖尾生长:采用50%生长抑制对应最低浓度作为MIC;

梯度判读逻辑:从低浓度向高浓度依次比对,首个生长完全被抑制、且更高所有浓度均无明显增殖的孔对应浓度即为MIC;

若出现低浓度抑制、高浓度恢复生长,判定为药物沉淀、降解或污染,该梯度整行重复实验。


4. 质控验证规则

同板内置标准质控菌株MIC数值必须落在CLSI规定参考区间内,否则整块板数据全部无效,重新开展梯度检测;同一菌株设置3行技术平行,三行MIC完全一致方可采信,平行出现差异需独立复筛。


六、MIC结果复筛与MBC补充测定(可选)

1. 阳性MIC独立复筛

初次测定得到MIC数值的菌株,重新配制药物梯度、标准化菌悬液、上机复测,两次MIC数值完全吻合,方可作为最终定量结果,排除加样、接种随机误差。


2. 最小杀菌浓度MBC配套操作

从MIC及高于MIC各梯度孔吸取10 μL菌液,梯度稀释涂布无药物琼脂平板,适宜温度培养24 h;无菌落生长的最低药物浓度为MBC,MIC与MBC联合区分抑菌/杀菌活性。


七、实验收尾、仪器维护与数据归档

1. 微孔板无害化处理

取出蜂窝板,全部含抗菌剂、菌株废液高温高压灭菌处理;一次性蜂窝板直接丢弃,可复用板经去离子水、酒精多次清洗灭菌后存放备用,避免抗菌剂残留污染后续实验。


2. 仪器腔体长效保养

擦拭舱内壁、顶盖、托盘全部残留水汽,敞开舱门通风干燥不少于2 h,清除长期冷凝积水,防止霉菌滋生污染光路。

执行完整光路基线校准,清空软件自定义MIC梯度实验参数模板,恢复仪器出厂默认设置。

完整归档全板时序OD原始数据、药物梯度配制记录、蜂窝板布局文件、动力学抑制率计算脚本、MIC判读结果表、质控菌株参考区间记录,整套MIC检测流程可完整复现;依次关闭软件、仪器、电脑电源。