Effect of various parameters on viability and growth of bacteria immobilized in sol-gel-derived silica matrices.

综述或非传感器论文

无（非传感检测）；研究体系：大肠杆菌 E. coli ATCC 8739，样品基质：LB 培养基、磷酸盐缓冲液、溶胶-凝胶二氧化硅基质。

本文未建立传感信号，而是采用微生物学方法评估固定化菌存活。将 E. coli 与二氧化硅溶胶混合，经柠檬酸或 HCl 酸化形成溶胶-凝胶二氧化硅基质，使活菌包埋于多孔网络中。随后改变生长状态、细胞密度、NaCl 渗透压、相容溶质和碳氮营养物，考察包埋菌的存活与增殖。取出约 200 mg 凝胶，破碎并稀释后涂布 LB 平板，37°C 培养 48 h，统计菌落形成单位 cfu。cfu 随保存时间、基质前驱体、凝胶化酸、营养物和渗透压变化，反映固定化菌的生理状态；柠檬酸凝胶和同时提供碳氮源可延长存活，单独碳源导致氮饥饿死亡。

无（原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数）

不同生长状态固定化10天后存活无显著差异，初始约3×10^8 cfu，10天后约4×10^7 cfu。低密度(<10^9 cfu)包埋数接近初始；10^12 cfu时凝胶计数不超过10^9 cfu/gel；LB中低密度可增殖至约10^7 cfu/gel。TEOS基质中，添加甘油、甘露醇、海藻糖45天后无计数菌，550天仍无；无添加且经NaCl处理者550天约10^5 cfu。0.6 M NaCl使胞内海藻糖约3倍，但550天存活无显著差异。仅葡萄糖45天无存活；LB或葡萄糖+硫酸铵可维持45天存活。柠檬酸凝胶4°C保存550天存活比HCl高约两个数量级，20°C也显著更高(p=0.0131)。作者认为可用于生物传感器或生物反应器活菌保存。

固定化细菌被广泛用于代谢物生产、生物催化和生物传感器构建，但其长期存活与代谢活性受生理状态、高渗环境、多孔结构及基质收缩等因素影响。本研究系统评估了多种参数对溶胶-凝胶二氧化硅基质中固定化大肠杆菌的影响，包括不同生长状态培养物的固定化应激、细胞密度以及细菌在基质内增殖能力。结果表明，在 LB 培养基存在下，以 1×10^7 cfu/gel 的优化菌量并使用水合硅前驱体时，可获得更长的保存时间。进一步考察渗透压诱导的胞内海藻糖积累及外源渗透调节剂的作用，发现添加甘油、甘露醇或海藻糖会缩短保存时间，而受压细胞内海藻糖积累本身并不改变固定化菌存活。营养物添加实验表明，仅提供碳源而不提供氮源对固定化大肠杆菌有害；当碳源和氮源同时存在时，细菌可存活更长时间。