目前，尚無節省時間且經濟高效的高通量篩選方法可用于評估細菌的耐藥性。本研究中建立了一個液滴微陣列（DMA）系統，以人類病原體銅綠假單胞菌（P. aeruginosa）為靶標篩選抗菌化合物。研究人員基于 DMA 玻片的潤濕性差異，開發了一種用于生成含有細菌的納升級微滴陣列的快速方法。使用熒光評估微滴中的細菌生長情況。這種新方法能夠立即對抗生素庫進行篩選。此外，還對來自環境分離物的多耐藥菌株 P. aeruginosa 49 的耐藥性進行了研究。
本研究表明，DMA 平臺在快速形成細菌微陣列以進行高通量藥物篩選方面具有潛力。
圖 1展示了在 DMA 滑片上細菌接種和增殖的示意性圖示。將水溶液涂布于該滑片上，由于親水性方形區域與超疏水邊界之間的潤濕性差異，水溶液會自發地形成一系列分離的微滴（圖 1b）。將 1.5 毫升細菌懸液置于超疏水親水性陣列上 30 秒，然后將滑片傾斜以形成含有細菌的微滴。每個 DMA 玻片（7.5 × 2.5 厘米）包含三個含有 196 個親水性方形區域的微陣列圖案區（圖 1c）。使用一個 DMA 玻片，在幾秒鐘內形成了 588 個微滴，每個微滴代表一個單獨的陣列區，用于后續的抗菌測試。
用 1 毫米的圖案尺寸評估 DMA 滑片上微滴的分布體積。圖 1d 顯示了微滴體積的高斯分布，超過 80% 的微滴體積在 70 納升至 130 納升之間。基于此信息，在后續實驗中使用了 90 納升的單個微滴。
使用表達綠色熒光蛋白（GFP）的銅綠假單胞菌 PAO菌株來評估在 DMA 滑片上接種后的細菌生長情況。結果顯示，經過孵育后，超過 77% 的液滴體積仍留在 DMA 上。同時也探究了圖案尺寸對細菌生長的影響，將三種親水性方形圖案尺寸應用于 DMA 滑片。放置于具有 1 毫米和 3 毫米親水性斑點的 DMA 滑片上的細菌在孵育 24 小時后，其熒光均呈現明亮的綠色，與在 96 孔板中生長的細菌的熒光相當（圖 1e）。使用 ImageJ 軟件對細菌斑點的數字圖像進行熒光強度量化。這里，所有斑點的熒光強度均被標準化為某一基準值。在 96 孔板中培養細菌 24 小時后細菌生長的熒光強度用于探究在小體積條件下細菌生長是否會受到影響。在具有 0.5 毫米親水性斑點的 DMA 滑片上細菌的熒光強度為 0.35 ± 0.06 熒光單位，遠低于 96 孔板中的細菌熒光強度。這一結果表明，0.5 毫米親水性斑點的小體積中所含的 P. aeruginosa PAO1 細胞不足以用于熒光信號評估。因此，使用 1 毫米斑點圖案在一張 DMA 滑片上形成液滴，用于進一步的應用。DMA 玻片上細菌的密與在 96 孔板中培養的細菌密相近（圖 1g）。熒光成像和細菌密度結果均證實，具有 1 毫米親水性斑點的 DMA 玻片支持細菌在單個微滴中的持續生長。
在篩選過程中采用夾層工藝，先用I.DOT將抗生素分配到玻片上，然后使用 CellScreenChip（CSC）精確地將其置于載有細菌液滴DMA 載玻片上（圖 2a、b）。圖 2c-h顯示了在 13.5 μm 濃度下使用萬古霉素（對抑制銅綠假單胞菌 PAO1 的生長無效）以及在 40 μm 濃度下使用環丙沙星（對抑制銅綠假單胞菌 PAO1 的生長有效）進行測試的結果。圖 2c 確認了在含有環丙沙星的液滴（無強烈的綠色熒光）和相鄰含有萬古霉素的液滴（明亮的綠色熒光）之間的夾層過程中不存在交叉污染。每個液滴的熒光強度掃描結果如圖 2d 所示。此外，我們使用這種夾層方法對液滴進行了CTC染色，這種染料在代謝活躍的細胞中會轉化為紅色熒光分子 CTC 形成物。如圖 2e、f 所示，細菌在液滴中顯示出明亮的紅色熒光.細菌的生長情況也可以通過視覺進行評估，含有細菌的滴液在干燥后會變得不透明，而沒有高密度細菌的滴液則會保持透明（圖 2g）。
作為一個抗生素篩選平臺，DMA 應該能給出與基于微孔板方法所獲得的結果相當的數據。因此，我們對五種抗生素的 MIC（最小抑菌濃度）進行了研究，研究對象是 P. aeruginosa PAO1 菌株，在 DMA 表面以及 96 孔板中進行檢測。MIC 是指能夠在基于 OD600 值測定的隔夜實驗中抑制細菌生長的抗菌化合物的最低濃度。如圖 3 所示，頭孢他啶在 DMA 玻片和 96 孔板上的 MIC 值均在 6 - 60 μm 范圍內。環丙沙星在 DMA 滑片和 96 孔板上的 MIC 值均在 0 - 1 μm 范圍內。妥布霉素在 DMA 滑片上的 MIC 值在 2 - 20 μm 范圍內，而在 96 孔板中的 MIC 值在 0 - 2 μm 范圍內，盡管這些數值與 EUCAST 數據庫中列出的 MIC 值范圍（0 - 68 μm）一致。氨芐西林和四環素在 DMA 滑片和 96 孔板中的實驗中均未顯示出對 P. aeruginosa PAO1 有效的抗菌作用。還對多粘菌素 B 在 DMA 滑片和 96 孔板上的抗菌效果的時間依賴性進行了研究。如圖 3f 所示，在 DMA 滑片和 96 孔板中，暴露于聚麥迪霉素 B 后活菌數量隨時間呈時間依賴性減少，使所有細菌失活，在最初的 2 小時孵育中，在 DMA 滑片上的小液滴體積不影響聚麥迪霉素 B 對銅綠假單胞菌 PAO1 的抗菌效果的動力學。這些觀察結果證實了在 DMA 滑片上的小液滴體積不會影響聚麥迪霉素 B 對銅綠假單胞菌 PAO1 的抗菌效果的動力學。
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