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微生物膜成像技术新突破 或可助力管道防腐

2016-10-28 18:33:56
作者:解建云
来源:《腐蚀防护之友》

美国西北太平洋国家实验室开发出多式联运微成像仪器 SALVI,科学家借助该仪器成功得到 3D 或实际状态下以微生物群构造成的微生物膜成像。这是一款微流体反应器,叫做液体真空界面分析系统,简称是 SALVI。因其首次突破了液体样品不可在实际空间下成像的局限,从而跻身 2014 百项研发奖行列。

    美国西北太平洋国家实验室开发出多式联运微成像仪器 SALVI,科学家借助该仪器成功得到 3D 或实际状态下以微生物群构造成的微生物膜成像。这是一款微流体反应器,叫做液体真空界面分析系统,简称是 SALVI。因其首次突破了液体样品不可在实际空间下成像的局限,从而跻身 2014 百项研发奖行列。


    在此之前,只有固体样品可以成像。


    SALVI 利用飞行时间二次质谱仪得到的首个活微生物膜 3D 成像,使我们对这些复杂结构有了新的认识。这些成像展示了各种浓度的关键生物分子 ( 脂肪酸 ) 在界面上的分布状况,而这些微生物膜以集群式附着在表面。科学家由此联想到,它们可能在地下污染物处理及运输方面发挥着什么作用。也许有一天,这一新发现将会有利于消除管道腐蚀、预防牙龈疾病、或抑制船舶上藤壶的生长。


    这些研究结果发表在《生物微流体》
杂志上,该杂志以高影响力、强时效性著称。正如一位审稿人说:“这篇文章将会促进这一领域的研究”,因为这解决了递送到质谱仪的分子生物膜成像损失的基本问题,并创造了令人印象深刻的亚微米 3D 化学映像。

 

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美国西北太平洋国家实验室开发出多式联运微成像仪器SALVI,借助该仪器并利用飞行时间二次离子质谱仪,
科学家获得第一个具有亚微米分辨率的活生物膜化学成像。

 

    这些成像可以帮助科学家更进一步探知微生物膜如何在表面上生长及相互影响,其生长的表面包括牙齿、远洋船舶、医疗器械、管道等等。最终目标是预测生物膜在基础能源、工业和生物地球化学研究方面发挥的作用,并对其施加影响。


    SALVI 克服了 ToF-SIMS 的局限性,被广泛应用于分析复杂生物系统的有机生物分子。以真空为基础的 ToF-SIMS仪器,通常要求样品为固体(干燥或冷冻的)。通过借助 SALVI,ToF-SIMS 立刻就可以分析液态样品。SALVI 可以完成这些成像的关键在于一种微流体细胞,它可以使湿的物质在真空中成像,而这在此之前是不可能实现的。微流体实现了之前无法做到的对流动条件的控制,可实现真实情况的观察,完成高通量测试,模拟生动的生物环境。


    这项研究是由美国环境分子科学实验室完成的,该实验室受到美国能源部下属生物和环境研究办公室的资助,SALVI 微流体装置正是在这个实验室研发出来的,对生物系统复杂的界面现象的首次液态 ToF-SIMS 测量也是在这个实验室完成的。


    西北太平洋国家实验室科研团队计划使 SALVI 适用于更多的成像形态。未来研究会将 SALVI 得到的结果和实际新陈代谢测量值结合起来。

 

 

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责任编辑:邢云辉

标签: 微生物膜成像技术, 管道防腐

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