集成琼脂糖结构的微流芯片在菌群研究中的应用

北京大学学报（自然科学版）

集成琼脂糖结构的微流芯片在菌群研究中的应用

罗显佳¹,罗春雄¹,梁世博¹,王铭聪²,陈勇³,季航¹,欧阳颀^1,4

1.北京大学微流与纳米技术研究中心，北京大学物理学院，北京大学人工微结构与介观物理国家重点实验室，北京100871；2.北京大学元培学院，北京100871；3.Ecole Normale Superieure，24 Rue Lhomond，75231 Paris，France；4.北京大学理论生物学中心，北京100871；

收稿日期:2008-04-14 出版日期:2009-05-20 发布日期:2009-05-20

Application of Microfluidic Chips to Bacterial Metapopulations Culture by Integrating Agarose Structure

LUO Xianjia¹， LUO Chunxiong¹， LIANG Shibo¹， WANG Mingcong²，CHEN Yong³， JI Hang¹， OUYANG Qi^1，4

1. Center for Microfluidic and Nanotechnology， State Key Laboratory for Artificial Microstructures and Mesoscopic Physics， School of Physics， Peking University， Beijing 100871； 2. Yuanpei College， Peking University， Beijing 100871； 3. Ecole Normale Superieure， 24 Rue Lhomond， 75231 Paris， France； 4. Center for Theoretical Biology， Peking University， Beijing 100871；

Received:2008-04-14 Online:2009-05-20 Published:2009-05-20

摘要/Abstract

摘要： 介绍集成琼脂糖结构的微流芯片的制作过程及其在菌群培养中的应用。设计了两种集成琼脂糖结构的微流芯片。第一种结构的芯片是恒化器（chemostat）微流芯片，可以用于研究杀菌动力学。这种微流芯片具有实现实时检测，简化实验操作，可以输出耐药菌等优点，有潜力成为研究杀菌动力学的一种方法。为了获得与细菌数目有关的更多信息，第二种结构的芯片集成3个不同高度的培养室，采用测量荧光强度和光密度值（optical density value, OD value）的方法来表征不同高度培养室的细菌数目。结果表明，这两种方法测量得到的细菌生长趋势基本上是一致的。这两种结构的芯片具有易于加工，限制细菌在培养室内生长而且允许营养物质自由扩散等优点，为研究可游动细菌提供了一个简便的方法。

关键词: 微流, 琼脂糖, 细菌, 光密度值, 种群, 恒化器

Abstract: This paper introduces the fabrication of microfluidic chips based on integrating the agarose structure and their application to bacterial culture. Two designs of microfluidic chips were devised. One was a chemostat in microfluidic chip， applied to the killing kinetics of cells. The microfluidic chip showed several advantages， measuring the data on-line， simplify the experimental manipulation and feasible output of tolerant cells. Therefore it holds potential for research of the killing kinetics of cells. The other had three different high micro-culture chambers and the bacterial population was measured by two ways-fluorescent intensity and OD value， by which more information about the bacterial population was acquired. The experiments indicated that the measuring tendency of bacterial growth by OD value was consistent with one by fluorescent intensity. There are other advantages in such microfluidic chip that it is easy to fabricate the microfluidic chips and the agarose confines bacteria in the chambers and cell nutrients are diffusible in agarose， which offer a good means to research the motile bacteria.

Key words: microfluidic, agarose, bacteria, OD value, metapopulations, chemostat

中图分类号:

O469

罗显佳,罗春雄,梁世博,王铭聪,陈勇,季航,欧阳颀. 集成琼脂糖结构的微流芯片在菌群研究中的应用[J]. 北京大学学报（自然科学版）.

LUO Xianjia,LUO Chunxiong,LIANG Shibo,WANG Mingcong,CHEN Yong,JI Hang,OUYANG Qi. Application of Microfluidic Chips to Bacterial Metapopulations Culture by Integrating Agarose Structure[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis.

[1]	李治龙, 孙立宇, 尚韵依, 赵妮, 薛泽环, 刘唐. 汉江潜在致病菌群落物种组成及其分布特征[J]. 北京大学学报自然科学版, 2023, 59(2): 301-308.
[2]	方尧, 王冰雪, 薛泽环, 李治龙, 刘唐. 汉江浮游细菌稀有群落的分布与构建机制[J]. 北京大学学报自然科学版, 2023, 59(2): 309-316.
[3]	李玫锦, 唐杰, Md. Mahfuzur R. Shah, Maurycy Daroch. 一株分离自四川温泉的嗜热鞘丝藻新种鉴定[J]. 北京大学学报自然科学版, 2022, 58(4): 739-752.
[4]	梅思钰, 余珂, 陈保卫. 盐度影响珠江口浮游细菌形成特殊生态位[J]. 北京大学学报自然科学版, 2021, 57(5): 903-915.
[5]	张雪, 乔雪姣, 苏佳, 张立羽, 余珂. 垃圾渗滤液处理厂活性污泥微生物种群结构和功能分析[J]. 北京大学学报自然科学版, 2021, 57(5): 927-937.
[6]	陶虎春, 谢勇, 张丽娟, 丁凌云, 陈艺贞. 一株氢氧化细菌的生长条件及其对不同氮源利用的研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2021, 57(4): 756-764.
[7]	李俐珩, 梁园梅, 李玫锦, 陈鹏宇, 肖萌, 崔逸璇, Maurycy Daroch. 嗜热蓝细菌PKUAC-E542藻蓝蛋白耐热性以及不同光照条件对其含量影响研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2021, 57(3): 529-535.
[8]	余道道, 孙敬起, 霍唐燃, 赵云鹏, 刘思彤. 沸石载体恢复受饥饿影响厌氧氨氧化菌的性能研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2021, 57(3): 507-516.
[9]	张立羽, 乔雪姣, 余珂. 丙酸盐对厌氧氨氧化除氮性能及群落结构的影响[J]. 北京大学学报自然科学版, 2021, 57(3): 545-555.
[10]	李凯, 宫一玮, 李兴康, 张艳婷, Maurycy Daroch, 金鹏. 不同光质对嗜热蓝细菌Synechococcus sp. PCC6715生长的影响[J]. 北京大学学报自然科学版, 2020, 56(4): 739-744.
[11]	王海英, 潘瑞, 刘树枫, 赵云鹏, 党晨原, 倪晋仁. 长江下游厌氧氨氧化细菌标记基因相对丰度及影响因素[J]. 北京大学学报自然科学版, 2019, 55(3): 519-525.
[12]	原野;蔡荔;童美萍. 细菌对铅和铬在多孔介质中迁移行为的影响[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2015, 51(3): 539-546.
[13]	姜香丹,欧阳颀,罗春雄. 新型多孔单细胞观测芯片设计及在细菌抗药性研究中的应用[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2014, 50(3): 439-444.
[14]	孙仁华,温东辉. 杭州湾水环境中氨氧化微生物对外源氨氮的响应[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2013, 49(5): 908-914.
[15]	孙海美,孙卫玲,邵军. 布吉河枯水期总细菌和反硝化功能基因定量研究[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2012, 48(4): 629-638.