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郵編：100073
在線監測培養參數
BioLector微型生物反應器適用于高通量篩選、培養參數監測（如pH、生物量、溶氧值、振搖速度、熒光強度）以及補料策略優化等。能夠在連續的振搖及補料控制下實時在線監測所有參數。
在本示例中，我們采用BioLector微型生物反應器確定培養體系的補料策略。以及搭配儀器搭載精密光照模塊（LAM）BioLector XT微型生物反應器，用于微藻小球藻（Chlorella vulgaris）的光合自養培養。
細胞培養結果
圖2為長時間培養過程中散射光（生物量）、葉綠素熒光和pH的在線測量結果。如圖所示，為期16天的培養監測中，生物量濃度（顯示為灰線）持續增加，直至CO2供應被關閉。圖中可觀察到五個不同的生長階段：首先是滯后和指數生長期（I.），之后是三個不同速度的線性生長期（II.至IV.），最后是CO2耗盡后進入的死亡階段（V.）。pH和葉綠素信號（分別顯示為紅線和綠線）的變化過程與觀察到的生長階段相關。
在整個實驗過程中，散射光信號的平均變異系數為5.2%，變異系數較低，表明BioLector中的設置適用于并行光營養培養。
上述實驗結果證實，BioLector XT微型生物反應器適用于微藻的長期培養與監測。在測量過程中連續振搖，可確保懸浮細胞的持續傳質和均質。并且，該微型生物反應器可并行處理多達48個樣品的高通量篩選。在微藻培養過程中，BioLector XT可精準調控重要培養參數，如光照、氣體流量、氣體組分、溫度、pH和碳源補給等。
細胞生長監測
細胞大小是了解細胞周期、滲透應激補償、細胞凋亡、發病機理、吞噬作用、物種多樣性等各種細胞機制的關鍵參數。
Multisizer 4e庫爾特計數器是一款可檢測粒徑為200nm至1,600μm的多功能顆粒計數和表征系統。
該系統基于庫爾特原理，通過電感應區檢測待測顆粒，無論該顆粒的性質或光學特性如何。懸浮在0.9%電解質溶液中的顆粒可通過小圓孔。小孔兩側溶液中的兩根電極產生電流。每個顆粒通過小孔時，均取代相同體積的導電溶液，使小孔電阻瞬時增大，從而產生與顆粒體積成比例的電壓脈沖。脈沖數量即表示顆粒數量，而產生的脈沖的高度取決于顆粒體積。4這使得研究人員可準確測定樣品的體積、數量和細胞濃度，并實時檢測大小變化。在下面的例子中， Multisizer 4e被用來評估微藻細胞培養中細胞大小的范圍。
將藻類細胞培養樣品置入10mL Accuvette ST樣品杯中，并使用Isoton 2電解液按1∶200進行稀釋。每次測量取500μL稀釋液。所用小孔管為100μm，每次測量持續13秒。利用數字脈沖處理（DPP）技術對生成的數據進行處理。DPP能夠采集、存儲和顯示每個脈沖信號。這意味著后續可以單獨評估脈沖頻譜的各個區域。
圖3所示的實驗DPP數據表明，此次培養的微藻大小在2~11.5μm之間。
DPP技術可提供超高分辨率和準確度，如能檢測1mL樣品中的1個顆粒。這是目前其他技術無法企及的檢測水平。因此，該技術的應用范圍非常廣泛。例如，Multisizer 儀器已被用于評估微藻小球藻 (Chlorella vulgaris) 在培養pH值變化后的生長性能。5此外，Multisizer還被用來評估用于研究甾醇生物合成的四種淡水綠藻（Chlorella variabilis、Chlorella sorokiniana、Chlamydomonas reinhardtii和Coccomyxa subellipsoide）的培養細胞豐度。6在另一項研究中，研究人員使用Multisizer建立了一個模型，用以預測微藻在珠磨機中的細胞破碎率。7破碎是藻類生物煉制的第一步，因為破碎后生物分子才釋放到介質中，因此該模型對珠磨機優化和放大研究很有意義。
結論
BioLector XT高通量微型生物反應器和Multisizer 4e庫爾特顆粒計數器均為具有直觀用戶界面的臺式設備，可在實驗室中用于優化和監測藻類細胞培養。
● 參考文獻：
1. Thompson PA. Algal cell culture. Biotechnology, Enc. Life Supp. Syst. (EOLSS), 2002;Vol I:67-110.
2. Pulz O, Gross W. Valuable products from biotechnology of microalgae. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2004;65(6):635-48. doi: 10.1007/s00253-004-1647-x.
3. Raja R, Hemaiswarya S, Kumar NA, Sridhar S, Rengasamy R. A perspective on the biotechnological potential of microalgae. Crit. Rev. Microbiol. 2008;34(2):77-88. doi: 10.1080/10408410802086783.
4. Rhyner M, Prestigiacomo G, Kumar K, Lee L. Cellular analysis using the Coulter principle. measurement with great accuracy and speed. Available from: https://www.mybeckman.uk/resources/reading-material/application-notes/cellular-analysis-using-the-coulter-principle.
5. Filali R, Tian H, Micheils E, Taidi B. Evaluation of the growth performance of microalgae based on fine pH changes. Austin J. Biotechnol. Bioeng. 2021;8. doi: 10.26420/austinjbiotechnolbioeng.2021.1109 .
6. Voshall A, Christie NTM, Rose SL, et al. Sterol biosynthesis in four green algae: a bioinformatic analysis of the ergosterol versus phytosterol decision point. J. Phycol. 2021,57:1199–1211. doi: 10.1111/jpy.13164-20-064.
7. Suarez Garcia E, Lo C, Eppink MHM, Wijffels RH, van den Berg C. Understanding mild cell disintegration of microalgae in bead mills for the release of biomolecules. Chem. Eng. Sci. 2019;203:380-390. doi: 10.1016/j.ces.2019.04.008.