液滴微生物检测新突破！膜染色试剂实现精准生长检测与分选

在微生物高通量筛选与检测领域，液滴微流控技术因能实现单细胞水平的增殖活性评估，成为百万级微生物筛查的核心技术支撑，但如何精准、无干扰地区分含菌液滴与空液滴，且直接反映微生物细胞实际增殖数量，始终是制约该技术落地应用的关键难题。传统检测方法如FNAP-sort虽灵敏度较高，却易受培养基成分等因素影响产生背景干扰，无法直接对应微生物细胞计数，难以满足精准筛查与定量评估的需求。

细胞膜靶向染色，让微生物生长“可视化”且可定量。

团队研发的检测方法，核心依托于微生物普遍具有的细胞膜成分与新型细胞膜染色试剂的协同作用，从根源上解决了传统方法的背景干扰问题。当荧光试剂靶向定位到微生物细胞膜时，荧光强度会发生显著提升，且荧光信号强度与液滴内微生物细胞数量呈直接相关性，实现了基于细胞计数的微生物生长直接检测。

多菌种验证成功，荧光信号精准反映增殖水平。

将大肠杆菌与终浓度20μM的细胞膜染色试剂封装在λ=0.2的液滴中培养1天后，经分选得到清晰结果：蓝色为无微生物的空液滴，红色为含有大肠杆菌的液滴，实现了含菌液滴与空液滴的精准区分。

同时，经10μM红色/绿色细胞膜染色的大肠杆菌，在显微镜下呈现出清晰的荧光成像，荧光强度随液滴内大肠杆菌细胞数量的增加而显著提升，为定量评估微生物增殖程度提供了直接的可视化依据。

 

针对产油酵母开展7天培养实验，对比无染色自发荧光组与10μM绿色/红色细胞膜染色组，结果显示：无染色组几乎无有效荧光信号，而染色组能清晰检测出含有增殖酵母细胞的液滴，荧光信号无明显背景干扰，成功实现慢增殖微生物生长的精准可视化。

在On-chipSort液滴分选仪（荧光检测波长676nm/37nm）的分选实验中，荧光（红色）、暗视野、明场三种模式的成像结果高度匹配，荧光图中含菌液滴的红色信号位置，与暗视野、明场中的液滴位置完全对应，且分选后的液滴成像无破损、无交叉污染，将大肠杆菌在λ=0.2的液滴中培养一天后的分选结果以及分选前后液滴的显微镜图像（细胞膜染色：20μM（最终浓度））如下所示。

 

 

这一结果证明On-chip试剂与分选仪器的高度协同性，从染色到检测到分选，从实验结果图的多场景验证再到实际操作的全流程适配，On-chip技术方案已完成环境微生物检测、育种菌株筛选、高产菌株选育等场景的可行性验证，充分证明其适配性与可靠性。

此次AIST与On-chip的联合研究成果，凭借MiMe-Stain细胞膜染色试剂的创新技术，成功攻克了液滴微生物检测的传统痛点，实现了原核、真核乃至复杂环境微生物的精准染色、定量检测与高效分选，打造出适配百万级高通量分选的“试剂+仪器”一体化解决方案。这款已正式上市的核心试剂，以广谱通用、低毒精准、操作简便的优势，为生物制造、菌株育种、环境微生物检测、工业智能细胞开发等领域注入全新动能，助力科研与产业获取有效微生物和高产菌株，加速微生物研究从实验室到产业化的转化。

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