一 实验目的
借助芬兰Bioscreen 200孔高通量微孔培养系统,采用两种抗菌物质浓度梯度矩阵‑等高线实验设计,设置两组药剂所有配比组合,采集受试微生物完整生长动力学曲线。通过生长抑制参数判断二者表现出协同、相加或者拮抗作用,绘制抑菌效果等高线,定量解析两种抗菌物质之间的相互作用关系,搭建一套可复现的双组分抗菌相互作用高通量评价流程。
二 实验材料与仪器前期准备
1. 受试菌株、培养基与抗菌物质母液
将靶标测试菌种于固体平板多次划线纯化,挑取单菌落进行液体活化。配置适配菌株生长的无菌液体基础培养基,高压灭菌冷却备用。
分别配制两种抗菌试剂的高浓度无菌母液,高温容易失活的活性成分使用0.22 μm滤膜除菌避光保存。
提前规划等高线矩阵配比,分别设置药剂A、药剂B的8‑12个浓度梯度,排布全部交叉组合;实验分组包含空白培养基对照组、无抗菌剂的微生物阴性生长对照组、单药剂浓度梯度组、双药剂全部配比实验组。
2. 耗材以及仪器调试
准备原厂深井蜂窝微孔板、透气硬盖板,所有耗材高压灭菌之后晾干冷却。
擦拭仪器上下光学检测窗口,清除残留菌体残渣以及培养基污渍;检查孵育舱密封胶条完好无损,腔体导热液维持标准液位。设备空载通电预热30 min,稳定氙灯光源输出、舱内温度场,防止长时间监测时光路基线漂移。
三 标准化完整实验操作流程
1. 标准化微生物菌悬液制备
挑取纯化后的单菌落接入新鲜培养液,恒温摇床培养至对数生长期。无菌环境下离心收集菌体,无菌缓冲溶液洗涤菌体两次,去除旧培养基和代谢产物。
分光光度计校准菌悬液OD数值,保证所有微孔当中初始接种菌体浓度保持一致,规避初始菌量差异干扰抑制效果。
2. 等高线矩阵微孔板加样操作
全部加样操作在超净工作台内完成,单孔培养液总体体积固定220 μL。按照矩阵实验设计依次添加基础培养基,对应浓度的抗菌物质A、抗菌物质B,最后接入标准化菌悬液。
每一组浓度配比设置6个生物学平行孔,空白对照、单药对照组分散排布在微孔板各个位置。蜂窝板外圈微孔添加无菌纯水作为蒸发缓冲孔,减少长时间孵育水分蒸发造成两种抗菌药剂浓度升高。
加样结束之后扣合原厂透气硬盖板,按压卡扣锁紧,保障微孔通气顺畅,阻隔外界杂菌污染。
3. Bioscreen仪器运行参数设定
设置受试微生物适宜孵育恒温温度,开启双层加热热盖,上层盖板温度高于腔体孵育温度0.5‑0.8 ℃,防止水汽冷凝附着光学镜片干扰浊度采集。
开启间歇振荡模式,每次浊度检测之前振荡90 s,静置30 s之后采集读数;振荡档位轻柔,仅用于混匀悬浮菌体,避免机械损伤细胞。
检测通道选用420‑580 nm宽波段比浊通道,抗菌试剂自带色素、微生物代谢有色物质不会干扰菌体散射光;采样间隔设置20 min,整体监测时长不少于72 h,完整记录菌株延滞休眠、增殖、药剂抑制裂解、后期抗性菌群复苏全过程。
4. 密闭高通量监测以及等高线数据整理
关闭仪器孵育舱门,全程密闭运行,监测阶段禁止开启舱门。设备自动采集全部矩阵微孔的浊度动力学数据,获取每一组双药配比对应的生长曲线。
导出所有平行孔动力学参数,以两种抗菌药剂浓度作为横纵坐标、抑菌抑制率作为响应数值,使用软件绘制抑菌效果等高线图谱;依据等高线分布特征判断协同效应、叠加效应或者拮抗效应。
针对等高线上的关键拐点浓度,再次设置精细梯度配比复筛,精准确定产生协同或者拮抗的有效浓度区间。
四 生长动力学指标和药剂相互作用判定方法
1. 生长延滞期
对比阴性对照组与各个双药剂配比组菌体启动增殖的时间。延滞期显著长于同等浓度单药组别,则两种物质存在协同抑制;延滞期短于单药组别即为拮抗作用。
2. 对数期最大生长速率
菌体增殖速率越低代表抑菌效果越强,对比单药、复配组生长速率差异判断相互作用类型。
3. 平台期饱和浊度
稳定阶段菌体浊度代表存活微生物最大生物量,浊度越低,复配杀菌效果越强。
4. 抗性菌复苏反弹时长
观测后期抗性菌株重新增殖的时间,评估双组分药剂长效抑制效果。
5. 等高线图谱分析
等高线向内收缩代表协同作用,向外扩张代表拮抗作用,线条平直代表简单相加效应,同时计算分级抑制指数量化相互作用强度。
五 实验收尾和仪器养护
1. 监测结束导出全部微孔原始浊度动力学数据,整理各项生长参数,完成抑菌率计算、矩阵数据表构建以及抑菌等高线绘图。
2. 微孔板内部含有活菌的废液经过高压灭菌之后再做废液处置;透气硬盖板清洗除菌、高压灭菌之后收纳存放。
3. 擦拭上下光学镜片、孵育腔体内壁,清理水汽、培养基飞溅残渣,腔体自然风干之后关闭设备,定期检查舱门密封胶条老化积污情况。
六 实验质控要点以及注意事项
1. 所有实验组菌体初始接种量、培养基pH、孵育温度、振荡参数保持一致,只改动两种抗菌物质的浓度配比。
2. 易氧化、遇光分解的抗菌药剂现配现用,操作全程避光,防止活性物质降解。
3. 平行实验组穿插排布于微孔板各处,抵消边缘微孔水分蒸发过快带来的板边效应。
4. 孵育舱门全程关闭,温度、溶解氧波动能够改变微生物耐药能力,干扰双药相互作用结果。
5. 监测周期充足,防止观测时长不足无法检出后期抗性菌群复苏,造成等高线结果出现偏差。
