一、基础原理
Bioscreen仪器能够不间断检测菌液浊度,输出微生物完整的生长动力学曲线,可以得到菌体最终生物量、生长速率、孢子萌发延滞期。
FIC(分数抑菌浓度)协同指数,核心逻辑:对比单一精油、混合精油实现同等抑菌效果时所需药剂浓度,判断多组分之间是互相增效、简单叠加、互不干扰还是互相抑制。
实验一般选用IC50(半数抑制浓度)当作评判基准:抑制微生物最大生长量下降至空白对照组50%对应的药剂浓度。
二、参数说明
IC50a:精油A单独使用时的半数抑制浓度
IC50b:精油B单独使用时的半数抑制浓度
Ca:AB复配体系达成50%抑菌效果,配方当中精油A实际浓度
Cb:AB复配体系达成50%抑菌效果,配方当中精油B实际浓度
三、计算公式(纯文本可直接复制)
双组分
FIC = Ca / IC50a + Cb / IC50b
三组分及更多组分通用
FIC = Ca/IC50a + Cb/IC50b + Cc/IC50c
四、结果判定标准(可复制)
FIC ≤ 0.5 = 协同作用
0.5 < FIC ≤ 1.0 = 相加作用
1.0 < FIC ≤ 2.0 = 无关作用
FIC > 2.0 = 拮抗作用
释义
1. 协同:两种精油搭配之后,所需有效浓度远低于单独施用,抑菌效果增益;
2. 相加:药效只是简单叠加,不存在增效;
3. 无关:混合之后二者互不影响;
4. 拮抗:精油组分发生反应,抑菌活性互相抵消,效果变差。
五、基于Bioscreen动力学曲线获取IC50操作方法
1. 设置多梯度单一精油浓度,仪器监测浊度生长曲线;
2. 获取空白对照组菌体饱和最大浊度,取50%浊度作为抑制阈值;
3. 插值计算刚好达到半数抑制对应的药剂浓度,即为IC50;
4. 配置多组配比的复配精油梯度,测出达到50%抑制时各个组分浓度Ca、Cb;
5. 代入公式算出FIC,多组平行样本求取平均值减少误差。
六、动力学改良型协同指数
除依靠最终菌体生物量计算之外,还可选用动力学特征参数计算,适合霉菌孢子萌发实验:
1. 以对数期生长速率计算:FICr = Ca/IC50‑ra + Cb/IC50‑rb
IC50‑ra:让微生物生长速率下降一半的精油A浓度
2. 以萌发延滞期作为指标,用来评估精油推迟霉菌孢子萌发的协同效果
七、计算注意事项
1. 单一精油、复配精油的培养环境、溶剂、菌种接种浓度必须保持一致,不然IC50对比无效;
2. 植物精油容易挥发氧化,现配现用,防止药剂浓度发生偏移;
3. 优先采用6次生物学平行的IC50结果,单次浓度数据容易产生较大误差;
4. 若需要评估长效抑菌,不能只依靠FIC指数,还要结合后期抗性菌复苏的动力学曲线综合判断;
5. 溶剂本身具备抑菌活性时,必须扣除溶剂带来的抑制干扰。
八、简单计算示例
精油A单独IC50a=0.8 μL/mL
精油B单独IC50b=0.8 μL/mL
复配起效浓度 Ca=0.2,Cb=0.2
FIC=0.2÷0.8+0.2÷0.8=0.5,刚好达到协同作用临界值;
如果Ca=0.1、Cb=0.1,FIC=0.25,则属于较强的协同抑菌效果
