[發明專利]用于培養單層細菌的裝置及模具

有效

• 申請號: 202111405686.9
• 申請日: 2021-11-24
• 公開（公告）號: CN114134011B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 夏愛國;陳盈妙;金帆;酈野
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院;中國科學院深圳理工大學（籌）
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;B29C45/14;B29C45/26;B29C33/16
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮;韓蕾

本發明提供了用于培養單層細菌的裝置及模具。該裝置包括微流體芯片和加壓模塊；所述微流體芯片包括芯片本體、培養體、固定片、透明板；所述加壓模塊包括加壓模塊本體、覆蓋片、加壓片；所述加壓模塊本體內設有貫通的氣體腔室；在使用狀態下，所述培養體設于容納培養體的腔室內，所述固定片將所述培養體固定到所述芯片本體的頂面，所述加壓模塊通過所述加壓片向所述微流體芯片的培養體施加壓力，使所述培養體設有微流體通道的一側表面與所述透明板緊密接觸。本發明的裝置能夠實現單層細菌的連續培養，單層細菌的圖像可進行有效處理，對依賴顯微鏡圖像處理的科學工作比如研究細菌生長運動規律具備著重要的意義。

技術領域

本發明涉及一種用于培養單層細菌的裝置及模具，屬于細菌培養技術領域。

背景技術

在單細菌尺度上細菌的生長規律，基因表達等是微生物學上的重要研究方向，而顯微鏡成像是其活細胞研究體系中的重要組成部分。細菌被制成樣本放置在流體、瓊脂表面等培養體系中，進入顯微鏡中觀察和成像。細菌在這些體系中長期生長不可避免地會形成生物被膜或者類似緊密的三維結構，至今多維結構細菌的識別和追蹤是微生物學研究的難點，在顯微鏡成像中，這類體系中的細菌不易在單細菌尺度上的實現對細菌連續的識別與追蹤。因此，為了在單細菌尺度上研究細菌的長期規律和細菌相互作用，需要一種方法將細菌束縛在表面，實現細菌在二維平面長期生長但不會形成三維結構。

傳統的實驗方法是將單個細菌束縛在狹小的通道內，通道寬度與細菌寬度相近并沿著細菌長軸分布，此類設計去除細菌分裂后的子代，而母代細菌一直在顯微鏡觀測中。這類設計局限性在于一個通道只能培養一個細菌，數據通量小且無法研究細菌之間相互作用。然而研究者往往在研究單細菌的定向進化篩選，細菌相互作用時，需要高通量的數據。因此，迫切希望一種能夠提供在單細菌尺度上高通量長時間的顯微鏡觀察裝置，在單細菌尺度上研究細菌生長規律和細菌相互作用具有重要意義。

目前在長時間的單細菌尺度上的研究方法以微流控技術為主，適用于研究單個母代細菌的長時間生長規律，文獻1(Wang,P.；Robert,L.；Pelletier,J.；Dang,W.L.；Taddei,F.；Wright,A.；Jun,S.,Robust?Growth?of?Escherichia?coli.Current?Biology?2010,20(12),1099-1103.)首次報道了此類微流控技術的制作和應用。設計分為流體主通道和細菌培養通道，細菌培養通道只有一端與主通道相連，生長的細菌進入主通道被流體沖出，而另一端的細菌長時間束縛在槽內，細菌獲取的營養主要依賴培養基在液體中的擴散。文獻2(Moffitt,J.R.；Lee,J.B.；Cluzel,P.,The?single-cell?chemostat:an?agarose-based,microfluidic?device?for?high-throughput,single-cell?studies?of?bacteria?andbacterial?communities.Lab?on?a?Chip?2012,12(8),1487-1494)報道了一種結合瓊脂塊的單細菌連續培養裝置，設計與文獻1類似，該裝置包括細菌培養通道和流體主通道，區別在于細菌被瓊脂塊壓在狹小的溝槽內(溝槽寬度小于細菌寬度)，通過軟光刻技術制備的具有微結構的瓊脂塊被壓入具有空腔的PMDS芯片中，瓊脂塊在寬度和高度上略大于空腔，利用過盈量施加壓力將細菌束縛在溝槽中生長。

如上所述，給細菌施加的壓力是由瓊脂塊被壓縮后形變所提供的，凝膠表面的溝槽確保細菌被束縛生長方向。由于壓力是通過軟凝膠過盈配合施加的，整個實驗過程中壓力難以調節。主通道內流速過高，流體壓強過大會導致瓊脂塊壓不住細菌，從而細菌生長成多層結構。此外，細菌被束縛在溝槽中一維陣列生長，也會限制細菌的密度和生長的方向。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種用于培養單層細菌的裝置，該裝置是一種壓力可以調節的培養裝置。

為達到上述目的，本發明首先提供了一種用于培養單層細菌的裝置，其是一種微流芯片裝置，其中，該裝置包括微流體芯片和加壓模塊；