假单胞菌生物膜中的氧气、pH测试

研究人员在琼脂固化培养基上生长的铜绿假单胞菌 PA14菌落生物膜模型中完成了氧气和氧化还原电位的原位分析。生物膜中氧的测试使用了unisense公司生产的尖端好直径为25μm的氧微电极（OX-25）。细胞外的氧化还原电势的测量使用了Unisense氧化还原微电极（其前端直径为25μm (RD-25）和参比电极（REF-RM）。研究铜绿假单胞菌PA14，是一种革兰氏阴性病原体，涉及肺部感染等。利用SensorTrace 剖面分析软件进行数据采集和分析。分析获得的数据表明，细菌利用氧气和吩嗪作为电子受体取决于生物膜的深度，而氧气是首选的。生物膜缺氧区的吩嗪类药物的减少可能有助于细菌的存活，这可能是找到一种新的治疗策略的重要发现。

   在可用作生物还原的氧化剂中，分子氧(O2)提供了最高的自由能收益。条件致病菌-铜绿假单胞菌，是植物和动物宿主的集落体，具有支化的呼吸链，具有将O2还原为水的潜力。生物膜的条件可能与实验室环境非常不同，到目前为止，人们还不知道不同的氧化酶在生物膜群落中起什么作用，以及苯那嗪如何起作用可以补偿低氧水平。为了进一步研究这个问题，研究人员应用unisense微电极研究系统对人工生物膜环境中和线虫宿主对铜绿假单胞菌进行了研究，研究了铜绿假单胞菌都需要末端氧化酶的一个特定部分——一种叫做CcoN4的蛋白质——来实现其最佳生长。而对孤子催化亚基CcoN4在条件致病菌铜绿假单胞菌PA14菌落生物膜发育和呼吸中的独特作用。

图1、微剖面分析生物膜实验装置图(左)和微电极插入铜绿假单胞菌菌落中(右)

   研究人员应用unisense微电极在琼脂固化培养基上生长的铜绿假单胞菌-PA14菌落生物膜模型中完成了氧气和氧化还原电位的原位分析（图2所示）。生物膜中氧的测试使用了unisense公司生产的前端好直径为25μm的氧微电极（OX-25）。细胞外的氧化还原电势的测量使用了Unisense氧化还原微电极（其尖端直径为25μm (RD-25）和参比电极（REF-RM）。使用SensorTrace 剖面分析软件控制微电极的移动，测量时间为3秒，测量之间的等待时间为5秒。

图2、PA14 WT型菌落和突变菌落生物膜的化学梯度和基质分布特征