[實用新型]復合微孔板及微生物高通量培養和自動化復合檢測儀

有效

• 申請號: 201920145529.0
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN210419909U
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 蔣佩琪;吳維;萬俊;齊一伯
• 申請（專利權）人: 杰靈儀器制造（天津）有限公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供一種適用于多通道光路檢測微生物濃度的復合微孔板，包括微孔板、微孔板熱蓋、微孔板透氣蓋，其中，熱蓋可覆蓋一個或多個微孔板，其在微孔對應位置設有便于檢測光路通過的熱蓋孔，熱蓋能對微孔板透氣蓋進行加熱；微孔板透氣蓋從上到下依次包括金屬頂蓋、疏水透氣膜、透光板和硅膠墊。本實用新型還提供了包含上述復合微孔板、多通道光路裝置的自動化裝置、半導體溫度控制裝置的微生物高通量培養和自動化復合檢測儀。本實用新型實現了微生物高通量培養、濃度實時檢測和數據分析的全自動化，并解決了目前微生物研究中高通量、實時濃度檢測、微孔板中培養基氧氣供應、大范圍溫度控制不能兼容的難題。

技術領域：

本技術屬于實驗室微生物研究領域，涉及一種能高通量培養微生物并實時檢測微生物濃度的自動化裝置或儀器，包括高通量檢測微生物樣品濃度的多通道光路裝置、改進的振搖裝置以及適用于多通道光路裝置或自動化裝置的復合微孔板。

背景技術

生物技術產品中除了占比最大的生物制藥外，在工業市場上，精細化學品和生物燃料也占據了重要的地位。越來越多的工業應用和產品都涉及或源于生物催化反應。這些新興產品大多數都是在微生物或細胞培養發酵中產生。此外，基因工程中涌現的各種新的研究工具被用來操縱細胞以產生新的生物分子。定向進化、系統生物學和合成生物學領域為自下而上設計新穎并具有更高生產效率的生物過程鋪平了道路。在微生物或細胞中設計新的代謝途徑使得更有競爭力的生物過程能取代或改進化學生產過程。化學和制藥行業受到市場競爭的壓力，各個公司都在以盡可能快的速度開發新產品，以縮短產品上市時間，而且新制藥的專利有效期也限迫使這些公司在市場早期推出新產品以獲取更大的市場回報。加快開發這些生物過程的速度需要非常快速、高效的工具，新的研究工具也成為促進生物過程研發的必要條件。

生物技術的這些要求催生了高通量篩選(HTS)技術的出現。發明于1951年的微孔板 (或微量滴定板，MTPs)最開始主要用于滿足制藥，化學和基礎研究中高通量的需求。通過在同一面積上集中更多樣品孔，微孔板的通量不斷增加，從6、12、24、48、96、384、 1536演變為3456個孔。現在微孔板已經成為藥物發現高通量實驗的標準工具之一。

由于其具有使用成本低，操作簡單，通量高，能和大多數自動化設備兼容的特點，在過去的十多年，各種微孔板(24-384孔)在培養微生物中的應用也越來越普遍，和三角瓶一樣，如今微孔板在科研和工業生物過程開發中已經成為了最常用的生物反應器。

微孔板中進行微生物培養的明顯缺點是其有限的最大氧轉移能力(OTR_max)。因此，微孔板用于微生物培養和保存初期主要限于建立大腸桿菌和酵母的克隆文庫。由于大腸桿菌和大多數酵母可以在厭氧或低氧條件下生長，所以氧氣供應不足通常對培養效果沒有太大影響。然而，需氧菌培養過程中，在微孔板中就會出現生長不良的情況。如果高通量篩選(HTS) 或菌株開發過程目的在篩選用于需氧發酵的生產菌株，則必須為篩選的微生物提供足夠的溶氧。否則，篩選菌株會失敗，即便篩選成功，后期在氧氣供應充足的發酵罐中擴大培養以獲得更多的產物時也可能會無效。

近年來，隨著對動態微孔板的生物工程參數表征方面進行的深入研究，發現影響微孔內氣液氧傳遞速度的決定因素在于是否能在孔內壁上形成面積足夠大的液膜。隨著微孔橫切面積的減小，表面張力會對微孔板中流體的流動施加越來越大的抵抗力，加上毛細管力的疊加，更阻礙了分子的自由擴散和強制流動。從而不能形成較大面積的液膜，進而導致在比較大的振幅和常見振搖頻率下氣液氧傳遞速度很低。所以，要達到同樣的氣液氧傳遞效果，在相同振搖半徑的條件下，對于96、384和1536孔板，相比于傳統的三角瓶或培養瓶則需要更高的振搖速度。

發明人發現在高速圓周振搖條件下，液體在48孔微孔板的圓弧形壁上形成薄膜時，傳質系數(k_L)能高達0.8m/h，明顯優于96孔板或三角瓶。因此，48孔板可以作為微生物培養和表達研究的有力工具，兼具96孔板高通量和傳統振搖三角瓶較高的氣液氧傳遞速度的優點。