Protokół hodowli i odrywania biofilmu gronkowców
Standaryzowane metody są niezbędne do uzyskania wiarygodnych wyników badań. Tutaj można znaleźć protokół hodowli i odrywania biofilmów gronkowcowych. Protokół ten koncentruje się na usprawnionym, wysokowydajnym przygotowaniu próbek przy użyciu sonikatora wielodołkowego UIP400MTP do wydajnego, wysokowydajnego odrywania biofilmu w 96-dołkowych płytkach. Protokół zawiera również kluczowe etapy hodowli, mycia i wizualizacji biofilmu, z naciskiem na minimalizację zmienności i zapewnienie powtarzalności.
Biofilm gronkowca i badania nad antybiotykami
Biofilmy Staphylococcus odgrywają kluczową rolę w uporczywych infekcjach ze względu na ich oporność na antybiotyki i odpowiedzi immunologiczne. Tworzenie biofilmu zapewnia bakteriom środowisko ochronne, utrudniając leczenie infekcji. Badania nad biofilmami często koncentrują się na zrozumieniu ich powstawania, zachowania i podatności na środki przeciwdrobnoustrojowe, z naciskiem na metody o wysokiej wydajności w celu usprawnienia eksperymentalnych przepływów pracy.
Sonikator wielodołkowy UIP400MTP oferuje znaczącą przewagę w badaniach nad biofilmami, umożliwiając szybkie i skuteczne usuwanie biofilmów z 96-dołkowych płytek. Urządzenie to zapewnia jednolitą energię ultradźwiękową do wszystkich studzienek, zapewniając spójne wyniki przy jednoczesnej minimalizacji zmienności.
Protokół hodowli i usuwania biofilmu gronkowców
Poniżej przedstawiamy instrukcje krok po kroku dotyczące procesu hodowli i usuwania biofilmu gronkowca. Jako przykładowy etap analityczny pokazujemy, jak spektrofotometrycznie określić ilość wyhodowanej biomasy za pomocą barwienia fioletem krystalicznym.
Hodowla biofilmu gronkowców
Wymagane materiały:
- Sterylne 96-dołkowe polistyrenowe płytki mikrotitracyjne z płaskim dnem i pokrywkami do hodowli tkankowych
- Tryptic Soy Broth (TSB) z dodatkiem 0,25% glukozy
- Szafa bezpieczeństwa biologicznego
Kroki:
- Przygotuj sterylne środowisko pracy w szafce bezpieczeństwa biologicznego, aby zminimalizować zanieczyszczenie.
- Dodaj TSB zawierającą 0,25% glukozy do dołków płytki mikrotitracyjnej. TSB bez glukozy zasadniczo nie wspomaga tworzenia biofilmu i powinna być stosowana jako kontrola tylko w razie potrzeby.
- Zaszczepić studzienki szczepami bakterii przygotowanymi w sposób opisany poniżej:
- Przygotuj zawiesiny bakteryjne, upewniając się, że nie ma wcześniej istniejących skupisk komórek, homogenizując zawiesiny za pomocą sonikacji lub rozbijając skupiska za pomocą igły o rozmiarze 23 i krótkiego worteksowania.
- Zamknąć płytkę pokrywką i inkubować w warunkach optymalnych dla tworzenia biofilmu (np. 37°C przez 24 godziny).
- Wykonaj eksperyment w trzech powtórzeniach dla każdego szczepu bakterii (trzy dołki na szczep), aby zapewnić wiarygodność.
- Przydzielić sześć dołków na płytkę dla kontroli negatywnych. Na 96-dołkowej płytce można przetestować do 30 szczepów.
Wizualizacja i mycie biofilmu
- Po inkubacji należy ostrożnie usunąć pożywkę, aby nie naruszyć biofilmu.
- Przemyć każdą studzienkę czterokrotnie solą fizjologiczną w celu usunięcia bakterii planktonowych.
- Sprawdź dno studzienek pod kątem białych plam wskazujących na obecność biofilmu.
Odrywanie biofilmu przy użyciu sonikatora UIP400MTP do płytek wielodołkowych
Konfiguracja urządzenia i parametry:
- Sonikator wielodołkowy UIP400MTP
- Ustawienia pracy: 60% amplitudy, tryb cykliczny z 60 sekundami WŁ. / 30 sekundami WYŁ.
Kroki:
- Umieść umytą płytkę mikrotitracyjną na platformie UIP400MTP.
- Sonikacja próbek przy zalecanych ustawieniach (60% amplitudy, 60 sekund ON, 30 sekund OFF). Dostosuj ustawienia do szczepu bakterii.
- Rozpocząć proces sonikacji w celu oderwania biofilmu. Fale ultradźwiękowe rozbijają matrycę biofilmu, uwalniając przylegające bakterie.
- UIP400MTP zapewnia równomierną ekspozycję we wszystkich studzienkach, zapewniając spójne wyniki odrywania.
Etap analityczny: Kwantyfikacja oderwanej biomasy biofilmu Staphylococcus przy użyciu fioletu krystalicznego (CV)
Wymagane materiały:
- 0.1% roztwór fioletu krystalicznego (CV)
- 95% etanol lub 30% kwas octowy (do rozpuszczania)
- Czytnik mikropłytek zdolny do odczytu przy 570 nm
- Sterylne płytki mikrotitracyjne do barwienia
Kroki:
- Przygotowanie płytki do barwienia: Przenieść 100 µL oderwanej zawiesiny biofilmu z każdego dołka sonikowanej płytki do odpowiednich dołków czystej, sterylnej 96-dołkowej płytki mikromiareczkowej. Zapewni to czyste i jednolite środowisko do barwienia.
- Barwienie oderwanego biofilmu: Dodać 150 µl 0,1% roztworu fioletu krystalicznego do każdej studzienki zawierającej zawiesinę oderwanego biofilmu. Delikatnie pipetuj, aby zapewnić równomierne wymieszanie zawiesiny biofilmu i fioletu krystalicznego.
- Inkubacja: Pozostawić płytkę do inkubacji w temperaturze pokojowej przez 15 minut, aby umożliwić fioletowi krystalicznemu skuteczne zabarwienie biomasy.
- Płukanie: Po inkubacji ostrożnie usunąć roztwór fioletu krystalicznego ze studzienek bez naruszania biomasy. Przemyć każdy dołek trzykrotnie sterylnym roztworem soli fizjologicznej, aby usunąć niezwiązany barwnik.
- Suszenie: Pozostawić płytkę do wyschnięcia w temperaturze pokojowej lub w sterylnym pomieszczeniu z przepływem powietrza. Unikać podgrzewania, ponieważ może to zmienić wyniki.
- Solubilizacja: Dodać 200 µl 95% etanolu (lub 30% kwasu octowego, w zależności od standardowych praktyk laboratoryjnych) do każdego dołka w celu rozpuszczenia związanego fioletu krystalicznego. Delikatnie wymieszać, pipetując lub wstrząsając płytką przez 10 minut w temperaturze pokojowej.
- Pomiar: Zmierzyć gęstość optyczną (OD) rozpuszczonego roztworu fioletu krystalicznego przy 570 nm za pomocą czytnika mikropłytek.
- Analiza danych: Odjąć średnią wartość OD570 kontroli negatywnych (studzienki z TSB, ale bez inokulum bakteryjnego) od studzienek eksperymentalnych, aby uwzględnić barwienie tła. Zapisz i przeanalizuj dane.
Uwaga: Wykonaj eksperyment w trzech egzemplarzach dla każdego warunku, aby zapewnić powtarzalność. Zapewnić właściwe postępowanie z fioletem krystalicznym i etanolem, przestrzegając protokołów bezpieczeństwa i utylizacji.
Najważniejsze zalety UIP400MTP w skrócie:
- Przetwarzanie o wysokiej przepustowości: Zaprojektowany specjalnie dla płytek wielodołkowych, umożliwiając jednoczesne przetwarzanie wielu próbek.
- Jednolita dystrybucja ultradźwięków: Zapewnia równą intensywność ultradźwięków we wszystkich studzienkach, zapewniając spójne wyniki dla wszystkich próbek.
- Użyj dowolnej standardowej płyty: UIP400MTP może obsługiwać wszystkie standardowe płytki wielodołkowe, szalki Petriego i statywy na probówki. Nie są wymagane żadne drogie płytki!
- Przyjazny dla użytkownika interfejs: Łatwy w konfiguracji i kontroli, dzięki czemu jest doskonałym narzędziem do zwiększania produktywności laboratorium. Programowalne ustawienia i automatyzacja ułatwiają standaryzację procesów!
Wysokowydajne usuwanie biofilmu z sonikatorem do płytek 96-dołkowych UIP400MTP
Literatura / Referencje
- FactSheet UIP400MTP Multi-well Plate Sonicator – Non-Contact Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- Lauren E. Cruchley-Fuge, Martin R. Jones, Ossama Edbali, Gavin R. Lloyd, Ralf J. M. Weber, Andrew D. Southam, Mark R. Viant (2024): Automated extraction of adherent cell lines from 24-well and 96-well plates for multi-omics analysis using the Hielscher UIP400MTP sonicator and Beckman Coulter i7 liquid handling workstation. Metabomeeting 2024, University of Liverpool, 26-28th November 2024.
- De Oliveira A, Cataneli Pereira V, Pinheiro L, Moraes Riboli DF, Benini Martins K, Ribeiro de Souza da Cunha MDL (2016): Antimicrobial Resistance Profile of Planktonic and Biofilm Cells of Staphylococcus aureus and Coagulase-Negative Staphylococci. International Journal of Molecular Sciences 17(9):1423; 2016.
- Martins KB, Ferreira AM, Pereira VC, Pinheiro L, Oliveira A, Cunha MLRS (2019): In vitro Effects of Antimicrobial Agents on Planktonic and Biofilm Forms of Staphylococcus saprophyticus Isolated From Patients With Urinary Tract Infections. Frontiers in Microbiology 2019.
- Dreyer J., Ricci G., van den Berg J., Bhardwaj V., Funk J., Armstrong C., van Batenburg V., Sine C., VanInsberghe M.A., Marsman R., Mandemaker I.K., di Sanzo S., Costantini J., Manzo S.G., Biran A., Burny C., Völker-Albert M., Groth A., Spencer S.L., van Oudenaarden A., Mattiroli F. (2024): Acute multi-level response to defective de novo chromatin assembly in S-phase. Molecular Cell 2024.
- Mochizuki, Chika; Taketomi, Yoshitaka; Irie, Atsushi; Kano, Kuniyuki; Nagasaki, Yuki; Miki, Yoshimi; Ono, Takashi; Nishito, Yasumasa; Nakajima, Takahiro; Tomabechi, Yuri; Hanada, Kazuharu; Shirouzu, Mikako; Watanabe, Takashi; Hata, Kousuke; Izumi, Yoshihiro; Bamba, Takeshi; Chun, Jerold; Kudo, Kai; Kotani, Ai; Murakami, Makoto (2024): Secreted phospholipase PLA2G12A-driven lysophospholipid signaling via lipolytic modification of extracellular vesicles facilitates pathogenic Th17 differentiation. BioRxiv 2024.
- Cosenza-Contreras M, Seredynska A, Vogele D, Pinter N, Brombacher E, Cueto RF, Dinh TJ, Bernhard P, Rogg M, Liu J, Willems P, Stael S, Huesgen PF, Kuehn EW, Kreutz C, Schell C, Schilling O. (2024): TermineR: Extracting information on endogenous proteolytic processing from shotgun proteomics data. Proteomics. 2024.
często zadawane pytania
Czym są pozakomórkowe substancje polimerowe (EPS)?
Pozakomórkowe substancje polimerowe (EPS) to złożona mieszanina biopolimerów, składająca się głównie z polisacharydów, białek, kwasów nukleinowych i lipidów, wydzielana przez mikroorganizmy w biofilmach. EPS tworzy matrycę ochronną, która otacza społeczność drobnoustrojów, zapewniając integralność strukturalną, pośrednicząc w przyleganiu do powierzchni i chroniąc komórki przed stresem środowiskowym, w tym antybiotykami i odpowiedziami immunologicznymi.
Co należy rozumieć przez bakterie planktonowe?
Bakterie planktoniczne to swobodnie pływające, jednokomórkowe mikroorganizmy, które istnieją w zawiesinie, na przykład w kulturach płynnych lub płynach ustrojowych, a nie są przyczepione do powierzchni lub tworzą ustrukturyzowane społeczności, takie jak biofilmy.
Jaka jest różnica między biofilmem a bakteriami planktonicznymi?
Kluczowa różnica między biofilmem a bakteriami planktonicznymi polega na ich organizacji. Biofilmy to ustrukturyzowane, przylegające do powierzchni społeczności bakterii osadzone w macierzy zewnątrzkomórkowej substancji polimerycznej (EPS), podczas gdy bakterie planktoniczne są swobodnie pływające i nie mają takiej organizacji strukturalnej.
Czy bakterie w biofilmach są trudniejsze do leczenia antybiotykami niż bakterie planktoniczne?
Bakterie w biofilmach są znacznie trudniejsze do leczenia antybiotykami w porównaniu do bakterii planktonicznych. Matryca biofilmu działa jak fizyczna bariera, a bakterie w niej wykazują zmienione stany metaboliczne i zwiększoną odporność na stres, przyczyniając się do zmniejszonej skuteczności antybiotyków.
Czy antybiotyki mogą zabijać biofilmy?
Biofilmy można czasami zwalczyć za pomocą antybiotyków, ale jest to trudne. Skuteczne leczenie często wymaga wysokich stężeń antybiotyków, określonych kombinacji lub terapii wspomagających, ponieważ matryca EPS i mechanizmy oporności bakterii chronią biofilm.
Czy gronkowce są bakteriami przylegającymi?
Bakterie z rodzaju Staphylococcus są dobrze znane ze swoich zdolności adhezyjnych. Łatwo przyczepiają się do powierzchni, tworząc biofilmy, zwłaszcza na urządzeniach medycznych lub tkankach gospodarza, co czyni je głównym czynnikiem przyczyniającym się do uporczywych infekcji.
Jakie są rodzaje bakterii gronkowca?
Bakterie z rodzaju Staphylococcus obejmują kilka rodzajów, z których najważniejsze to Staphylococcus aureus i Staphylococcus epidermidis. S. aureus jest patogenny i może powodować poważne infekcje, podczas gdy S. epidermidis jest powszechnie kojarzony z infekcjami urządzeń związanymi z biofilmem.
Co to jest Crystal Violet?
Fiolet krystaliczny jest podstawowym barwnikiem powszechnie stosowanym do barwienia materiałów biologicznych. W mikrobiologii jest stosowany do oceny tworzenia się biofilmu poprzez barwienie biomasy, którą można następnie określić spektrofotometrycznie.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.



