Giới thiệu

Hệ thống nuôi cấy vi sinh BioLector XT là thiết bị để bàn dùng để sàng lọc thông lượng cao các nuôi cấy vi sinh kết hợp với việc theo dõi trực tuyến các thông số nuôi cấy phổ biến như sinh khối, độ pH, oxy hòa tan (DO) và huỳnh quang của nhiều phân tử hoặc protein huỳnh quang khác nhau trong môi trường nuôi cấy.

Hình 1. Hệ thống BioLector XT dùng để nuôi cấy vi sinh vật năng suất cao.

Lượng lớn dữ liệu sinh học được tạo ra cho phép phát triển sinh học chính xác và đáng tin cậy, đặc tính chủng, tối ưu hóa môi trường và sàng lọc bản sao trong thời gian ngắn nhất có thể. Nuôi cấy thông lượng cao được thực hiện trong các đĩa vi mô (MTP) định dạng chuẩn SBS/SLAS với 32 hoặc 48 giếng nuôi cấy mỗi đĩa, cho phép thực hiện tối đa 48 thí nghiệm đồng thời trong một lần chạy. Nắp khí cung cấp khí trực tiếp cho MTP trong quá trình nuôi cấy.

Kết hợp với hệ thống xử lý chất lỏng RoboLector, RoboLector XT Automated Microbioreactor cung cấp một hệ thống nuôi cấy tự động độc đáo, tích hợp khả năng nuôi cấy thông lượng cao và khả năng giám sát trực tuyến với khả năng xử lý chất lỏng chính xác của một hệ thống rô-bốt. Nuôi cấy tự động cho phép thực hiện các thí nghiệm phức tạp: Hệ thống này tự động chuẩn bị các thành phần môi trường, ví dụ từ các mẫu thiết kế thí nghiệm (DoE). Kết hợp với hệ thống vi lưu của MTP vi lưu, có nhiều tùy chọn nạp và lấy mẫu khác nhau. Ví dụ, có thể thêm chất kích thích nuôi cấy và các dung dịch nạp bổ sung hoặc điều chỉnh giá trị pH. Mỗi quy trình được kích hoạt và giám sát riêng cho từng giếng, theo lịch trình được xác định trước hoặc theo tín hiệu quy trình trực tuyến. Lấy mẫu tự động vào các mục tiêu khác nhau, ví dụ như hệ thống làm lạnh, tạo điều kiện cho việc giám sát và kiểm soát quy trình tối ưu.

Trong Technote này, Beckman Coulter mô tả cách sử dụng nắp cấp khí, các tùy chọn khí khác nhau và tất cả các biến thể có thể cấu hình cho các ứng dụng sinh học trong BioLector XT và RoboLector XT Automated Microbioreactor.

Ứng dụng các chế độ khí hóa khác nhau

Trước khi chuẩn bị thiết lập nuôi cấy vật lý, hãy tạo một giao thức trong phần mềm BioLection như được mô tả trong hướng dẫn sử dụng BioLector XT. Thông qua phần mềm BioLection, bạn có thể chọn giữa năm chế độ khí hóa khác nhau. Tùy thuộc vào ứng dụng sinh học, một tùy chọn khí hóa được xác định là cần thiết cho các thí nghiệm nuôi cấy thành công, ví dụ, để nhận ra một điều kiện nuôi cấy nhất định như oxy hòa tan trong môi trường nuôi cấy. Như thể hiện trong hình 2, bạn có thể dễ dàng lựa chọn giữa không khí trong khí quyển, N2 cho chế độ kỵ khí và điều chỉnh giảm O2, CO2 cho chế độ điều chỉnh tăng CO2 hoặc O2 cho chế độ điều chỉnh tăng O2.

Hình 2. Các thiết lập giao thức của phần mềm BioLection cung cấp năm chế độ cung cấp khí khác nhau.

Cũng có thể chọn lưu lượng không đổi hoặc thay đổi trong khoảng từ 5-50 mL/phút, như trình bày trong hình 3.

Hình 3. Thông qua phần mềm BioLection, tốc độ dòng chảy không đổi hoặc thay đổi trong khoảng từ 5 đến 50 mL/phút có thể được lựa chọn trong menu cài đặt giao thức.

Lựa chọn nắp cấp khí phù hợp

Sau khi tất cả các điều kiện thí nghiệm có liên quan được thiết lập trong phần mềm BioLection và bạn đã sẵn sàng bắt đầu, hãy chuẩn bị MTP như sau:

• Bắt đầu chuẩn bị trong môi trường vô trùng bằng cách nhỏ môi trường nuôi cấy, dịch lên men hoặc bất kỳ chất lỏng nào vào các giếng nuôi cấy cần thiết trong thiết lập thí nghiệm.
• Thêm chất điều chỉnh pH hoặc dung dịch cấp nước vào giếng chứa MTP ở hàng A và B.
• Dán lớp silicon MTP thông qua Foil Applicator XT như mô tả trong sách hướng dẫn sử dụng BioLector XT Microbioreactor.

Bên cạnh các tùy chọn khí hóa, còn có bốn loại nắp khí hóa khác nhau để lựa chọn tùy thuộc vào ứng dụng sinh học:

1. E BD48 dành cho các thí nghiệm tiêu chuẩn, không sử dụng vi lưu chất trong BioLector XT Microbioreactor (hình 4).
2. E-BDR48 dành cho các thí nghiệm không liên quan đến vi lưu chất trong thiết bị RoboLector XT (hình 5).
3. E-BD32 dành cho các thí nghiệm vi lưu tiêu chuẩn trong BioLector XT Microbioreactor (hình 6).
4. E-BDR32 dùng cho các thí nghiệm vi lưu trong RoboLector XT Microbioreactor (hình 7).

Cần lưu ý rằng tất cả các vật liệu tương ứng với nắp thoát khí đều tuân thủ quy định về oxy, nghĩa là bắt buộc phải đeo găng tay khi xử lý các bộ phận đó để tránh nhiễm bẩn.

Hình 4. Biến thể nắp cấp khí EBD48 dùng cho nuôi cấy theo mẻ tiêu chuẩn trong hệ thống nuôi cấy vi sinh BioLector XT.

Hình 5. Biến thể nắp khí E-BDR48 dành cho các thí nghiệm không sử dụng vi lưu trong RoboLector XT XT.

Hình 6. Biến thể nắp khí E-BD32 dành cho các thí nghiệm vi lưu tiêu chuẩn trong BioLector XT

Hình 7. Biến thể nắp khí E-BDR32 dùng cho các thí nghiệm vi lưu trong RoboLector XT XT.

Sau khi MTP được chuẩn bị xong, nắp thoát khí có thể được gắn vào MTP.

• Đặt nắp cấp khí vào MTP và đảm bảo rằng các góc vát của cả MTP và nắp cấp khí đều nằm ở cùng một phía, ví dụ: phía bên trái.
• Đẩy nắp cấp khí xuống để cố định MTP vào nắp khí. Hai chốt kim loại nằm ở phía trên nắp bên trái và bên phải sẽ hướng ra ngoài khi được điều chỉnh đúng cách.

Lưu ý: Đối với các thí nghiệm RoboLector XT Automated Microbioreactor, hãy đặt một lá silicon F-RSXT thứ hai lên nắp cấp khí. Các chốt được đề cập ở trên sẽ đảm bảo định hướng chính xác cho ứng dụng (xem hình 8). 

Hình 8. Chuẩn bị nắp cấp khí cho thí nghiệm vi lưu E-BDR32 trong thiết bị RoboLector XT.

Gắn nắp robotic vào (E-BDRL) nắp cấp khí như thể hiện trong hình 9.

Hình 9. Biến thể cấp phun khí E-BDR32 dùng cho các thí nghiệm vi lưu trong RoboLector XT – XT Automated Microbioreactor. Gắn nắp robotic vào nắp cấp khí E-BDR32.

Đặt nắp cấp khí vào Hệ thống nuôi cấy vi sinh BioLector XT 

1. Lấy nắp khí đã chuẩn bị ra khỏi môi trường vô trùng hoặc nếu có thể, môi trường kỵ khí. Không nghiêng hoặc lắc MTP để tránh làm ướt MTP từ bên trong.

2. Kiểm tra xem tất cả các ống khí đã được gắn vào nắp cấp khí chưa. Nếu cần, hãy gắn tất cả các ống khí vào nắp cấp khí trước khi đặt vào buồng ủ.

Hình 10. Gắn ống vào nắp cấp khí.

3. Xác nhận vị trí của tấm chuyển đổi trong buồng ủ vi sinh vật được đặt ở chế độ 48 (hình 11) hoặc chế độ 32 (hình 12).

Hình 11. Vị trí của tấm chuyển đổi ở vị trí chế độ 48.

Hình 12. Đặt đĩa chuyển đổi vào vị trí 32 chế độ.

4. Đặt nắp cấp khí vào buồng ủ như minh họa trong hình 12 và đẩy xuống để cố định nắp (xem hình 14).

Hình 13. Đặt nắp cấp khí vào buồng ủ.

Hình 14. Đẩy cần gạt kim loại xuống để cố định nắp cấp khí.

5. Gắn ống của nắp cấp khí vào các đầu nối đẩy vào trên bàn lắc ở mặt trước của buồng ủ vi sinh vật. Bây giờ, thí nghiệm nuôi cấy có thể bắt đầu.

Tháo nắp khí ra khỏi buồng ủ

Sau khi dừng thí nghiệm nuôi cấy, hãy vô hiệu hóa áp suất MF và dừng cung cấp khí. Sau đó kéo các khớp nối nhanh khỏi nắp cấp khí (hình 15) và tất cả các chốt kim loại để tháo nắp cấp khí và MTP ra khỏi buồng ủ. Bằng cách đẩy các chốt kim loại ở phía trên nắp cấp khí xuống, MTP cũng có thể được thoát ra khỏi nắp

Hình 15. Tháo nắp cấp khí ra khỏi buồng ủ.

Vệ sinh nắp cấp khí

Khi khử trùng nắp cấp khí, hãy để chất khử trùng bay hơi trong khi để trong tủ hút vô trùng.

Lưu ý: Việc để nắp thoát khí tiếp xúc với oxy nguyên chất có thể gây ra quá trình oxy hóa. Không làm trơn các trục XY. Không sử dụng chất hòa tan chất béo dạng lỏng. Chỉ sử dụng vải sợi nhỏ không xơ và đảm bảo không tiếp xúc với dung dịch làm sạch nào

Quan trọng: Khi sử dụng mô-đun vi lưu, axit và kiềm đậm đặc có thể lắng xuống nắp cấp khí.

Nguồn: