北京微藻液滴培養(yǎng)組學系統(tǒng)

    基于液滴的數(shù)字PCR與定量培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合，為微生物學提供了定量的強大工具。在微生物生態(tài)學、環(huán)境監(jiān)測和臨床診斷中，精確測定樣品中特定微生物的活菌濃度至關(guān)重要。傳統(tǒng)的菌落形成單位計數(shù)法不僅耗時長達數(shù)天，且精度有限，尤其對于生長緩慢或需求苛刻的微生物。液滴培養(yǎng)系統(tǒng)將樣品進行系列稀釋后，與營養(yǎng)培養(yǎng)基混合并生成大量微滴。根據(jù)泊松分布原理，經(jīng)過適當稀釋，大部分液滴中不含任何細胞，少部分液滴含有一個細胞，極少數(shù)含有多個細胞。將整個液滴陣列在適宜條件下培養(yǎng)后，通過統(tǒng)計出現(xiàn)生長的液滴比例，即可反向計算出原始樣品中的活菌濃度。這種方法被稱為微滴數(shù)字培養(yǎng)，其靈敏度極高，甚至能夠檢測出樣品中極其稀有的目標微生物。更重要的是，該系統(tǒng)可以與熒光探針相結(jié)合，在培養(yǎng)結(jié)束后對液滴進行基于數(shù)字PCR原理的檢測：對每個液滴進行終點熒光信號讀取，只有那些含有目標微生物且其增殖達到一定程度的液滴才會被判定為“陽性”。這種將生長表型與特異性核酸檢測相結(jié)合的“表型-PCR”雙確認模式，極大地提高了定量的準確性和特異性，特別適用于在復雜背景菌群中量化某一特定病原菌或功能菌株的豐度。 通過控制液滴的融合與分裂，可實現(xiàn)培養(yǎng)體系的動態(tài)干預與細胞群落重構(gòu)。北京微藻液滴培養(yǎng)組學系統(tǒng)

海洋覆蓋了地球表面的絕大部分，其微生物多樣性是地球上未開發(fā)資源庫之一，蘊含著巨大的應用潛力。液滴培養(yǎng)組學技術(shù)正成為挖掘海洋微生物資源，特別是難以培養(yǎng)的浮游細菌和古菌的利器。海水中微生物密度相對較低，但液滴微流控系統(tǒng)的高通量封裝能力恰好可以應對這一挑戰(zhàn)，能夠從大體積水樣中有效捕獲稀有的微生物細胞。針對深海微生物，系統(tǒng)可以模擬其原生環(huán)境的極端條件，例如在液滴內(nèi)營造高壓（通過與高壓腔聯(lián)用）、低溫或高溫、以及黑暗環(huán)境，從而為這些嗜壓菌、嗜冷菌或嗜熱菌的生長創(chuàng)造條件。對于具有特殊代謝功能的類群，如能夠降解海洋中難降解有機物（如幾丁質(zhì)、藻源多糖）的微生物，可以在液滴中以這些物質(zhì)作為碳源進行富集培養(yǎng)。更為重要的是，該技術(shù)可用于挖掘那些能夠產(chǎn)生新型生物活性物質(zhì)的海洋微生物，例如抗氧化劑等。通過將微生物培養(yǎng)與報告系統(tǒng)結(jié)合，例如將指示菌與目標微生物共封裝，可以高通量篩選出能產(chǎn)生抑菌活性代謝產(chǎn)物的液滴。液滴的微量化特性使得后續(xù)的代謝組學分析更為聚焦和高效，可以直接對陽性液滴進行質(zhì)譜分析來鑒定新化合物。這不僅加速了海洋藥物先導化合物的發(fā)現(xiàn)，也為我們理解海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動提供了微觀層面的實驗證據(jù)。海南菌種資源液滴培養(yǎng)組學系統(tǒng)市場價在生物修復領(lǐng)域，該系統(tǒng)可用于快速篩選能高效降解污染物的功能菌群。

該系統(tǒng)徹底改變了傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)的局限，通過單細胞封裝技術(shù)有效消除種間競爭與生長速率差異的干擾，成為稀有及難培養(yǎng)微生物分離的關(guān)鍵工具。在土壤微生物分離實驗中，利用天木生物 MISS cell 系統(tǒng)對 60882 個液滴進行培養(yǎng)分選，成功獲得 5628 個帶菌液滴，鑒定出 86 種微生物，較傳統(tǒng)平板培養(yǎng)的 73 種高出 17.8%，其中包含布魯氏菌、缺陷短波單胞菌等 50 多種平板無法培養(yǎng)的菌株。微流控平板劃線（MSP）技術(shù)進一步提升了分離效率，其生成的液滴陣列不僅支持顯微鏡實時觀察，還能將培養(yǎng)時間從傳統(tǒng)平板的 16 小時縮短至 12 小時，同時使單菌落測序雜合峰比例保持在 4.35% 的高質(zhì)量水平，與平板培養(yǎng)結(jié)果基本一致。這種技術(shù)突破使環(huán)境中 99% 以上的 "不可培養(yǎng)微生物" 成為可研究對象。

生物膜是微生物附著于表面形成的結(jié)構(gòu)化群落，是許多工業(yè)生物污損以及環(huán)境污染及種群影響的根源。研究生物膜形成的初始階段——即單個細胞的附著行為——在傳統(tǒng)流動腔或宏觀模型中極具挑戰(zhàn)性。液滴培養(yǎng)系統(tǒng)可以通過在液滴內(nèi)創(chuàng)造液-固或氣-液界面來模擬初始的附著表面，并高通量地研究不同基因突變、表面材料特性或環(huán)境流體力學條件對單個細胞初始附著率及附著強度的影響，為理解生物膜形成的關(guān)鍵起始事件及其干預策略提供了新的研究窗口。 液滴培養(yǎng)組學系統(tǒng)整合了培養(yǎng)、檢測與分選，實現(xiàn)了全流程的自動化與微型化。

對于組織樣本等具有復雜空間結(jié)構(gòu)的生物學材料，液滴培養(yǎng)組學技術(shù)可以輔助進行空間轉(zhuǎn)錄組學的樣本預處理與條形碼標記。通過將組織消化后獲得的單細胞或細胞核懸液與帶有對應空間位置編碼序列的微珠共同封裝在液滴中，在液滴內(nèi)完成mRNA的捕獲并被打上位置標簽，從而在后續(xù)的單細胞測序中保留細胞原始的空間位置信息。雖然這只是液滴技術(shù)作為分子生物學工具的一個應用側(cè)面，但它深刻體現(xiàn)了該技術(shù)在整合細胞表型與空間位置等多維度信息方面的靈活性與強大潛力。液滴培養(yǎng)組學系統(tǒng)以皮升 / 微升級液滴為單元，為單細胞或單菌提供單獨、隔離的培養(yǎng)微環(huán)境。中國香港絲狀菌液滴培養(yǎng)組學系統(tǒng)有哪些

液滴培養(yǎng)平臺實現(xiàn)了高度可控的微環(huán)境，用于研究細胞-細胞間的相互作用。北京微藻液滴培養(yǎng)組學系統(tǒng)

環(huán)境中存在大量具有特定金屬抗性或轉(zhuǎn)化能力的微生物，它們在重金屬污染治理和稀有金屬回收方面具有應用前景。液滴培養(yǎng)組學系統(tǒng)為研究這些微生物及其代謝機制提供了高通量平臺。該系統(tǒng)可以在液滴中添加不同種類和濃度的重金屬離子（如砷、鎘、汞、硒），從而高通量地篩選出具有耐受性或還原、沉淀能力的微生物。例如，針對能夠?qū)⒖扇苄詠單猁}還原為不溶性、無毒的紅色單質(zhì)硒的微生物，其生長和代謝活動會直接導致液滴顏色變?yōu)榧t色，這一表型可以很容易地被光學檢測系統(tǒng)識別并用于分選。此外，對于具有吸附特定金屬離子能力的微生物，也可以利用熒光標記的金屬離子或后續(xù)的微量分析技術(shù)來識別高效菌株。這種基于液滴的功能篩選策略，不僅有助于開發(fā)新型的生物修復劑用于治理重金屬污染，也為從電子廢棄物或工業(yè)廢水中回收有價值金屬提供了高效的微生物工具。北京微藻液滴培養(yǎng)組學系統(tǒng)

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