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一种连续培养恒浊器及其在测量细菌生长和细菌细胞周期中的应用

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-09-11 16:00:34

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-09-28 15:56:46
本发明一种连续培养恒浊器及其在测量细菌生长和细菌细胞周期中的应用,属于微生物学技术领域。本发明连续培养恒浊器,包含相互连接的罐体结构、细菌浓度检测装置和控制系统;罐体结构包括罐体容器,设置于罐体容器中的搅拌器,将罐体容器与外界相连的进料管、出菌管和通气管;细菌浓度检测装置包括细菌浓度检测器与电流‑电压转换模块相连;控制系统包括与电流‑电压转换模块相连的单片机开发板,单片机开发板的一端通过第二蠕动泵连接进料管。本发明恒浊器能够实现细菌在稳定状态下的生长,以便进行细菌细胞周期相关的研究。实现对细菌浓度的精准检测和控制,以保证细菌生长环境的稳定和实验数据的准确性。
1.一种连续培养恒浊器,其特征在于,包含相互连接的罐体结构、细菌浓度检测装置和控制系统; 罐体结构包括罐体容器,设置于罐体容器中的搅拌器,将罐体容器与外界相连的进料管、出菌管和通气管; 细菌浓度检测装置包括细菌浓度检测器与电流-电压转换模块相连; 控制系统包括与电流-电压转换模块相连的单片机开发板,单片机开发板的一端通过第二蠕动泵连接进料管。 2.如权利要求1所述的一种连续培养恒浊器,其特征在于,所述罐体容器的材料为透明材料;所述罐体结构包括密封盖;所述搅拌器为悬浮设置于罐体容器中。 3.如权利要求2所述的一种连续培养恒浊器,其特征在于,所述搅拌器包括磁力搅拌子、中空管及用于固定连接磁力搅拌子和中空管的不锈钢轴,中空管与空气压缩机和精密压力控制器相连。

测量细菌生长的传统方法包括从培养物中取样并使用分光光度法测量细胞密度或使用显微镜对细胞进行计数。然而,这些方法非常耗时,会破坏生长环境,并且可能无法准确反映培养物中的真实细胞密度。

恒浊器的开发是为了解决上述问题。恒浊器是一种连续培养系统,通过不断调整新鲜培养基进入培养容器的流速,并去除等量的废培养基来维持恒定的细胞密度。这使得其中具有稳定的细菌生长条件,使用浊度计实时监测细胞密度,浊度计可测量培养物的光密度。

然而,在恒浊器中使用的传统磁力搅拌棒会导致细胞培养中断,尤其是当细胞对剪切应力敏感时。这导致了避免损坏细胞新技术的发展,例如,气升式发酵罐和Rushton(拉什顿)叶轮,它们使用不同类型的搅拌来避免损坏细胞。例如,Cellstat(细胞状态)系统恒浊器,使用摇摆运动来提供搅动并避免干扰细胞培养,具有用于测量培养物的光密度的单独腔室。但Cellstat系统的搅动方法可能不如其他方法有效,并且可能导致整个培养容器的生长速率不一致。此外,Cellstat系统不能为培养物提供新鲜空气,这可能会限制其为某些细菌物种维持最佳生长条件的能力。

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本发明为研究细菌细胞周期相关主题提供了一种更精确和可靠且更廉价的方法。能够实现细菌在稳定状态下的生长,以便进行细菌细胞周期相关的研究。实现对细菌浓度的精准检测和控制,以保证细菌生长环境的稳定和实验数据的准确性。这些优势可以带来更一致、更可靠的结果,有利于研究和其他应用。具体地:

1、独特的悬浮式搅拌棒罐体结构,避免了在罐底搅拌时摩擦细菌,这有利于细菌的稳定生长,防止搅拌过程中对细菌细胞的损伤,使结果更加一致可靠。相比于传统生物反应器的罐体,成本更加低廉,只需要普通的广口试剂瓶以及对四聚氟乙烯进行简单的机床加工就可以得到反应罐所需的所有零部件。

2、搅拌轴的固定轴是中空的,使得搅拌子同时实现搅拌和为细菌提供新鲜空气的双重功能,有助于细菌的充分利用培养液中的营养成分进行生长。

3、细菌浓度检测装置设计了独特的细菌浓度检测装置,包括微量比色皿、LED光源以及硅光电二极管等组件,可实时、精确地监测细菌浓度,从而更好地控制培养条件,有利于研究细菌的生长和生命周期。

4、在检测装置中使用微量比色皿、LED光源和硅光电二极管是一种比现有技术中使用的其他方法更精确和有效的方法。

技术合作

如果细菌浓度波动,检查蠕动泵和空气压缩机是否正常运行。

如果发生污染,请再次对设备进行消毒,并使用适当的无菌技术重复实验。

如果光密度读数不一致,请检查分光光度计校准并在每次测量前清洁比色皿。

通过实验、模拟和使用证明本发明是可行的,可行性测试表明,恒浊器可以提供稳定的细菌生长并保持恒定的细菌浓度,而细菌浓度检测装置将提供准确和精确的细菌浓度测量。本发明的悬浮搅拌棒、搅拌轴双重功能、细菌浓度检测装置等设计,使得细菌可以长期维持活性并生长和实时监测细菌浓度。