全球领先的微电极研究系统

微米级微电极适用穿刺动植物组织、沉积物、生物膜的微电极

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微呼吸系统

在密闭的呼吸瓶中测量02,H2,H2S,N2O,NO,pH,电位和温度,微呼吸系统是测量密闭瓶中样品生理代谢的理想工具,例如微藻的呼吸,细菌产硫化氢和pH的改变、小鱼苗的呼吸、细胞或线粒体的呼吸等。


•可以依次测量多个微呼吸瓶


•光学氧电极带自动温度补偿


•实时获得在线的数据


•密闭的微呼吸瓶和环境压力平衡


•可灭菌


•带保护网可保护脆弱的样品


•是教学的理想工具


微呼吸瓶


玻璃微呼吸瓶可泡在水浴中通过水压密闭或滴加油在瓶塞毛细孔上进行密闭处理。微呼吸电极从微呼吸瓶塞顶部的毛细孔伸进微呼吸瓶中。微呼吸瓶体积:400uL、500uL、1mL、2mL、4mL、8mL(双头瓶)。可用注射器向微呼吸瓶中注射试剂来研究样品的代谢和毒理。

单头瓶(0.5ml、1ml、2ml、4ml)4ml

双头瓶(总体积8ml)


微呼吸系统设置


微呼吸支架最多能放8个微呼吸瓶,微呼吸电极刚好能从支架上方的孔中放进去,电极尖端的白色保护套正好顶在微呼吸瓶塞的顶部,电极从瓶塞的毛细孔通道伸入微呼吸瓶。微型磁石在瓶子底部旋转进行搅拌,旋转速度可调。在瓶底磁石上方加隔离网可以测卵等脆弱的样品。


SensorTrace RATE微呼吸软件


用于实时在线获得样品的浓度,软件自动计算变化速率。并能设置多个样品的测量程序。




Unisense微呼吸系统的核心优势:


1.无与伦比的空间分辨率: 微米级的测量能力是最大亮点。它能揭示生物膜内部不同深度、沉积物薄层、单个细胞团簇甚至单细胞(配合特殊技术)的异质性呼吸活动,这是传统整体(Bulk)测量方法(如溶氧仪测瓶耗氧)完全无法企及的。


2.极高的灵敏度和精度: 特别对于溶解氧,检测限低,能探测极其微弱的呼吸信号,适用于低代谢活性的样品(如深海底栖生物、古微生物培养)。


3.非侵入性与原位测量: 微电极对样品的扰动极小,能在接近自然状态下进行原位或模拟原位测量,结果更能反映真实情况。


4.多功能性与可扩展性:

•一台核心放大器可连接多种类型的微电极(O2, CO2, H2S, N2O, CH4, pH等),系统高度模块化。

•集成了剖面测量、二维扫描和整体耗氧测量等多种模式于一体。

•可与显微镜集成,实现光学观察与化学测量的同步(例如,在显微镜下定位测量特定细胞)。


5.强大的软件支持: SensorTrace软件提供实时数据显示、实验过程控制(程序化)、数据分析和可视化功能(生成浓度分布图、通量图等)。


6.稳定性与可靠性: Unisense以高品质制造和稳定的传感器性能著称,确保实验数据的可靠性和可重复性。


7.全球学术与工业认可: 被广泛应用于全球顶尖大学、研究机构和领先企业,是相关领域研究论文和行业标准实践中的重要工具。


微呼吸系统实操过程:

N2O还原菌生物动力学监测:

建立了一个同时监测DO和N2O的微呼吸系统,以检测不同有机碳源对N2O还原菌生物动力学的影响。

细胞培养物在可容纳两个微电极和搅拌棒(Unisense,Aarhuis,Denmark)的H形小瓶(有效体积为10mL)中孵育。

每个细菌进行五次分批测试,每种测试都有不同的碳源,即乙酸盐、琥珀酸盐、甘油、甲醇或乙醇。

在每批试验开始时,用移液管将10mL细胞悬浮液移到装有DO和N2O的H形小瓶中

插入微电极(Unisense,Aarhus,Denmark),在小瓶中不留顶部空间。

随后,20μL浓N2O溶液(24 mM,25◦C) 被注射到小瓶中以获得初始N2O

浓度约为50μ。

添加碳和电子源如下:乙酸盐(320μmol L 1)、甲醇(420μmol L 2)、乙醇(210μmol L)、甘油(180μmol L 1)或琥珀酸(180μmolL 1)。

过量添加有机化合物以确保N2O还原活性不受电子供体短缺的限制。

微呼吸系统是在水浴中操作的

保持在30±0.2◦C、 以便与之前在相同温度下进行的结果进行比较,并在500rpm下搅拌。

N2O和DO测量使用Sensor Trace Suite软件(Unisense)进行处理。

DO浓度与N2O浓度一起监测,因为它是影响N2O消耗活动的关键因素。

每批实验后,通过添加2%戊二醛溶液固定细胞悬浮液,并使用显微镜(BZ-8100,Keyence,Japan)测定细胞计数。

在分批培养实验中,携带不同碳源的分支I或分支II nosZ基因的受试细菌的净生长产量。

所有批次试验一式三份,从一式三份的实验中获得的标准误差。


贴壁细胞呼吸速率测定:

因为O2在细胞培养基中扩散速率很低,由于正常的呼吸作用,靠近细胞附近会存在一个明显的氧气浓度的下降,形成一个线性O2浓度的扩散边界层。


用O2微电极测量了手套箱内贴壁细胞层上面1.6mm厚度内的O2梯度,微电极步进25微米。通过Fick第一扩散定律计算氧气通量。dC/dX为氧气梯度的斜率,D为细胞培养基扩散系数,稳态条件下扩散边界层氧气通量=细胞呼吸速率。呼吸速率用fmol o2/h/细胞表示,用每平方厘米获得的呼吸速率除以每平方厘米的细胞数。

结果表明,如果不测细胞周围的O2浓度,则不可能正确关联到体外培养结果(例如基因表达与细胞耗氧量),因为这和气相记录的O2浓度完全不同。因此监测细胞细胞周围O2浓度和细胞的O2消耗十分重要。数据显示,细胞融合时O2消耗剧增。(Pericellular oxygen depletion during ordinary tissue culturing,measured with oxygen microsensors)


悬浮细胞微呼吸瓶法测量:


微呼吸模块包括:微型磁力搅拌器、微呼吸瓶支架、微呼吸瓶、小磁石、微呼吸系统(O2、H2S、H2、N2O、NO、pH、电位)

上图测量了尼日利亚菌素/纈氨霉素非耦合的细胞呼吸速率受添加物的抑制情况,用微量注射器向微呼吸瓶添加:NADH(0.35 mM),ADP(0.19 mM),鱼藤酮(0.1 mM),琥珀酸盐(20 mM),抗霉素A(0.05 mM),抗坏血酸盐(10 mM),KCN(0.5 mM)。(Evidence for aerobic metabolism in retinal rod outer segment disks)


生物反应器测量O2浓度变化:


本装置能进行间歇性缺氧(5%的O2浓度、20秒和20%的O2浓度、50秒)的细胞培养工作,能让细胞受到高频率的低氧高氧的刺激。

用丹麦Unisense O2微电极测量了人肺泡上皮细胞(A549)和小鼠黑色素瘤细胞(b16-f10)在快速变化的缺氧模式下的氧浓度,连续测量8小时。图A和图B为两种氧模式,周期都为90秒,只是缺氧阶段持续的时间不同。图C和图D为两种间歇性高氧模式。(A bioreactor for subjecting cultured cells to fast-rate intermittent hypoxia)


微呼吸系统应用论文:


微呼吸系统揭示异养反硝化菌在河口沉积物硫氧化和反硝化过程中的重要作用

非破坏性的方法测定浮游细菌氧浓度的变化

如何测定海洋浮游生物的暗社区呼吸率(DCR)

微呼吸系统实时评估胎儿和新生儿皮肤及心脏中硫化氢产生能力

Unisense微呼吸系统研究硫化氢与肺癌临床特征的关系


微电极系统测量不同条件处理后有害藻华的光合速率和呼吸速率

铁硫蛋白对分枝杆菌M.smegmatis中H2的消耗速率

内源性硫化氢抑制人类胎盘中sFlt-1的生成

肺组织中硫化氢产生的实时动力学