822464_world_512x512

Đếm số lượng và xác định kích thước tế bào vi khuẩn bằng máy xác định kích thước hạt Multisizer

Particle-Counting-Coulter-Principle-Multisizer-2017-05

Dr. Rich Jones

Senior Manager, Global Marketing at Beckman Coulter

 

Các ứng dụng chính trong đếm và xác định kích thước tế bào vi khuẩn là gì?

Hai lĩnh vực ứng dụng chứng kiến ​​sự đột biến lớn của máy Multisizer là trong nghiên cứu môi trường và để tối ưu hóa biểu hiện protein tái tổ hợp trong phòng thí nghiệm.

Một công trình được công bố năm ngoái bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Aalborg ở Đan Mạch. Họ đã sử dụng thiết bị Multisizer 4e để đếm và xác định kích thước vi khuẩn E. coli gây bệnh và nghiên cứu khả năng làm giảm chủng E. coli gây bệnh này trong môi trườngcủa chủng vi sinh vật D. magna.

Tương tự, các nhà nghiên cứu tại Đại học Groningen đã sử dụng Multisizer để đếm vi khuẩn biển E.huxleyi.E huxleyi là chủng sản xuất dimethylsulfide (DMS) quan trọng và nhóm nghiên cứu đã sử dụng MS4e để chuẩn độ vi sinh chuẩn và sau đó để điều tra ảnh hưởng của nồng độ CO2 đến khí dimethylsulfide (DMS).

Gần đây hơn, các nhà nghiên cứu tại Trung tâm nghiên cứu ven biển ở Brunswick, ME đã sử dụng Multisizer để theo dõi sự phát triển trong phòng thí nghiệm của F. tubindrus. Trong trường hợp này, nhóm đã nghiên cứu ảnh hưởng của muối đối với việc sản xuất DMS (dưới dạng tiền chất).

Trước đây, nồng độ vi khuẩn thường được đánh giá bằng cách đo mật độ quang, cung cấp đánh giá thô về nồng độ. Ngoài ra, các nhà vi sinh vật học có thể thực hiện pha loãng nối tiếp các mẫu nuôi cấy vi khuẩn và sau đó chuyển chúng vào đĩa Petri để xác định chính xác hơn số lượng tế bào. Thật không may, nhiều loại vi sinh vật không dễ nuôi cấy trong phòng thí nghiệm trong các đĩa. Vi khuẩn môi trường thường sống thành quần xã và không thể nuôi cấy riêng biệt. Trong những trường hợp như vậy, Multisizer là một cứu cánh. Bởi vì nó đồng thời đếm và đánh giá kích thước từng vi khuẩn riêng lẻ, nhờ vậy nhà nghiên cứu có thể theo dõi ảnh hưởng của nhiễu loạn môi trường như pH, khí, nguồn lấy mẫu, v.v. dựa trên kích thước và tốc độ tăng sinh của vi khuẩn và hiểu rõ hơn những yếu tố này ảnh hưởng đến các quần xã vi sinh vật và môi trường nói chung.

Chính nhờ vào các tính năng đo kích thước và đếm số lượng tế bào chuyên biệt của Multisizer 4e, thiết bị đã được sử dụng bởi nhiều nhóm nghiên cứu để sản xuất protein tái tổ hợp. Để các hệ thống biểu hiện tế bào động vật, côn trùng hay vi khuẩn biểu hiện được ở mức độ protein cao hơn chúng buộc phải tăng sinh, nhưng chúng cũng cần được phát triển và duy trì ở một kích cỡ tối ưu nào đó. Các nhà nghiên cứu tại Trường đại học Brisbane sử dụng MS4e để nghiên cứu mối tương quan giữa kích cỡ và mật độ tế bào lên khả năng sản xuất baculovirus bằng tế bào côn trùng.

Làm thế nào những tiến bộ trong công nghệ đếm Coulter đã tác động đến các ứng dụng này?

Nhiều loại ống khẩu độ có phạm vi kích thước khác nhau có sẵn cho thiết bị. Mỗi ống khẩu độ có thể đo kích thước hạt nằm trong khoảng từ 2 đến 80% đường kính ống khẩu độ. Ví dụ, ống khẩu độ mới nhất có đường kính 10 micron có thể đo các hạt từ 0,2 micron đến 8 micron; với kích thước lớn hơn, khẩu độ 2000 micron có thể kích thước các hạt từ 40 đến 1600 micron.

Tổng quan về Multisizer 4e từ Beckman Coulter

Multisizer 4e là phiên bản mới nhất trong một loạt các máy phân tích tế bào và hạt, được phát triển bởi Wallace Coulter vào những năm 1940. Tương tự như máy phân tích ban đầu, MS4e đếm các hạt bằng cách sử dụng ống “khẩu độ” bằng thủy tinh có chứa một lỗ nhỏ thông qua đó các hạt đi qua, gọi là khẩu độ. Ở mỗi bên của lỗ là các điện cực. Trong trường hợp không có các hạt, trở kháng thấp được đo trên lỗ. Sau khi sử dụng bơm chân không, các hạt được kéo qua lỗ khẩu độ dẫn đến các xung điện tỷ lệ với thể tích chất điện phân bị chiếm chỗ bởi tế bào.

Các thiết bị đo kích thước hạt là một hàm lập phương của bán kính. Do đó, những thay đổi nhỏ về thể tích tế bào dẫn đến những thay đổi lớn về độ dẫn điện. Do đó, MS4e nhạy hơn nhiều so với các thiết bị dựa trên hình ảnh khi theo dõi kích thước tế bào. Bởi vì nó hoạt động dựa trên nguyên lý của sự dịch chuyển kích thước, nên nó không yêu cầu nhuộm các hạt. Chúng có thể vô hình trước ánh sáng nhưng vẫn dẫn đến tín hiệu có thể đo được bằng thiết bị.

Multisizer 4e

Multisizer 4e khác với các phiên bản trước như thế nào và điều này có tác động gì đến các ứng dụng trong nghiên cứu?

Multisizer 4e cung cấp nhiều cải tiến so với phiên bản trước đó là Multisizer 4. Đầu tiên, Multisizer 4e có phạm vi lớn hơn, hiện được cung cấp với ống khẩu độ 10 micron mở rộng phạm vi thấp hơn xuống còn 0,2 micron. Điều này đã dẫn đến sự gia tăng mạnh mẽ các ứng dụng chuẩn độ vi khuẩn và vi rút trong phòng thí nghiệm nghiên cứu cơ bản cũng như trong các phòng thí nghiệm kiểm soát chất lượng.

Bạn có thể giải thích cách Multisizer được Kirkitadze và cộng sự sử dụng trong kiểm tra chất lượng dược phẩm sinh học

Marina Kirkitadze và các đồng nghiệp của cô tại Sanofi Pasteur gần đây đã sử dụng công cụ Mutisizer để đánh giá độ ổn định trong sản xuất của liệu pháp miễn dịch BCG (Bacillus of Calmette and Guerrin).

Mặc dù trước đây họ đã sử dụng một thiết bị nhiễu xạ laser cho mục đích kiểm soát chất lượng, họ đã phát hiện ra rằng Multisizer có một số lợi thế quan trọng đối với họ.

An toàn sinh học

Thiết kế Multisizer cho phép các mẫu được đo trong một buồng hạn chế ngăn cản sự phóng thích khí dung nguy hiểm sinh học. Điều này trái ngược với thiết bị nhiễu xạ laser của họ, không thể ngăn chặn việc tạo ra aerosol và khả năng phơi nhiễm của nhân viên chất lượng với vật liệu nguy hiểm sinh học.

Sử dụng chất pha loãng và tần suất làm sạch

Multisizer yêu cầu chất pha loãng thấp hơn nhiều so với dụng cụ nhiễu xạ laser đã sử dụng trước đó của họ và họ nhận thấy rằng cần ít bước làm sạch hơn với Multisizer vì sử dụng dung dịch điện phân Isoton II, dung dịch này ngăn cản sự hấp phụ của vật liệu của họ.

Đo cả số lượng hạt và kích thước

Trái ngược với thiết bị nhiễu xạ laser được sử dụng trước đây của họ, Multisizer có thể đo cả kích thước hạt và số lượng. Sử dụng khẩu độ 280 và 1000 micron, nhóm nghiên cứu có thể theo dõi khoảng kích thước của các hạt. Sử dụng Multisizer, nhóm có thể đánh giá cả phân bố kích thước BCG của một số lô sản xuất (được biểu thị là d10, d50 và d90) cũng như nồng độ BCG trong đó. Từ đó mức độ đồng nhất kích thước của 20 lô sản xuất đã được đánh giá. Nhóm nghiên cứu nhận thấy thiết bị này đủ tiêu chuẩn để hỗ trợ các nghiên cứu so sánh của họ. Họ có kế hoạch sử dụng thiết bị này để đánh giá tác động của việc thay đổi quy trình sản xuấtlên các thuộc tính chất lượng sản phẩm.

Tóm lại, đây là một báo cáo tốt về việc nâng cao tính an toàn, tăng năng suất và kiểm soát tốt hơn quá trình sản xuất khi sở hữu những lợi thế từ thiết bị Multisizer.

Bạn nghĩ gì về tương lai của thiết bị trong đếm tế bào vi khuẩn?

Khi nhiều nhà khoa học, kỹ sư và nhân viên quản lý chất lượng nhận thức được những lợi thế của Multisizer 4e và khoảng hoạt động của nó, chúng tôi hình dung sự mở rộng đáng kể trong các lĩnh vực sau.

  • Kiểm soát chất lượng của quá trình sản xuất thông thường và sản xuất vắc-xin;
  • Nghiên cứu quá trình để tối ưu hóa biểu hiện protein tái tổ hợp;
  • Nghiên cứu cơ bản trong phân tích quần xã vi sinh vật;
  • Nghiên cứu môi trường;
  • Nghiên cứu các quá trình lọc nước bao gồm phân tích các quá trình lọc;

Share

Share on facebook
Share on google
Share on twitter
Share on linkedin