1.1.4 生物被膜的研究方法

根据实验目的的差异，目前建立了4种比较常用的生物被膜研究方法。

第一种研究方法是在固体培养基上接种单菌落，由单菌落形成生物被膜。这种情形下形成的生物被膜结构复杂，能够分泌大量的胞外基质，所以经常被用于大规模突变体库的筛选鉴定生物被膜相关基因。该方法操作简单表型直观但不能对生物被膜的形成情况进行定量分析。

第二种研究方法是研究在气液界面形成的生物被膜即液体生物被膜模型。这种研究模型可以直接观察液体生物被膜的形成，对于突变株的快速筛选也很方便。目前对生物被膜的研究多采用液体生物被膜和菌落生物被膜。

第三种研究模型是利用微孔平板研究在静态液体培养条件下菌体吸附于培养器皿，在培养器皿与液体培养基之间形成的固体表面吸附生物被膜。该方法将菌液接种于微孔平板上并在其中进行培养。然后除去培养液，清洗后，进行染色观察和定量测定。这一研究方法可以用于研究固体生物被膜的形成，并可以用来进行突变菌株的高通量筛选。

第四种研究方法是生物被膜形成的流动模型。菌体能够在流动的培养物质中形成生物被膜，通过激光共焦扫描电镜来观察生物被膜形成的实时情况。这种模型可以用于模拟研究在输水管道等固体表面形成的生物被膜。但该模型操作复杂，不便于突变菌株的高通量筛选。

1.1.5 生物被膜的研究进展

生物被膜，是指由于单一或多种类群细菌为了适应周围环境，吸附于机体勃膜或植入性生物医学材料表面并分泌多糖基质、纤维蛋白、脂蛋白等多糖蛋白复合物，使得细菌相互勃连、聚集、缠绕,形成具有三维立体结构的膜样物。

目前研究生物被膜较多的菌种，主要有枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis），铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）等[3]。国内多以致病菌铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌等为研究对象，而对于大肠杆菌的研究不如其他国家开展的深入。大肠杆菌能够形成复杂生物被膜，是研究生物被膜良好的模式菌株。同时，重组大肠杆菌还是重要的基因工程菌株之一，本文考察了不同条件下重组大肠杆菌形成生物被膜的形态结构及纳米粒子对其的胁迫效应。

1.2 微流控的概况

1.2.1 微流控的概念

微流控装置通常被称为微流控芯片（Microfluidics），也被称为芯片实验室（Lab on a Chip）和微全分析系统（Micro-Total Analytical System）。微流控芯片技术是在芯片上对化学或生物样品进行操作和检测的一项新兴技术，具有样品体积小、检测效率高、使用成本低、易于和其他技术设备集成以及兼容性好等特点。微流控技术因其所需样品体积小、检测效率高、使用成本低且易于和其他技术设备集成，具有良好的兼容性、有望实现便携式检测装置等特点，吸引了众多研究者的关注。

1993年Harrison和Manz[9]等人在平板微芯片上实现了毛细管电泳（Capillary electrophoresis）与流动注射分析，借电渗流实现了混合荧光染料样品注入和电泳成功分离。微流控芯片已从主要应用的生命科学领域扩展到其它领域。例如用于DNA、RNA、蛋白质等方向分析检测，目前，微流控技术已经应用于生物化工领域，它可以使珍贵的生物样品和试剂消耗降低到微升甚至纳升级。而需要在一个大实验室花大量样品、试剂和很多时间才能完成的分析和合成，将在一块小的芯片上，花少量样品和试剂以很短的时间同时完成大量实验，其成本成倍下降；同时它因为使以前大的分析仪器变成平方厘米尺寸规模的分析仪，所以分析速度成倍提高。微流控芯片由于排污很少，也是一种“绿色”技术。