Способ определения концентрации суспендированных клеток эллипсоидальных и палочкообразных форм Советский патент 1991 года по МПК G01N21/47 

Изобретение относится к области определения свойств дисперсных сред, а именно к определению концентрации клеток в суспензии, и может быть использовано в микробиологии, медицине и биотехнологии.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже изображена электрооптическая ячейка, используемая для определения электрооптических сигналов,сечение.

Ячейка имеет полость 1, заполняемую исследуемой суспензией, корпус 2, оптические окна 3 и 4, электродную систему из

четырех параллельных равноудаленных проводов 5-8, которые подключены к генератору.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемую суспензию помещают в электрооптическую ячейку. Проводят измерение оптической плотности суспензии без воздействия электрического поля. Измеряют стационарные значения Si и За электрооптического сигнала, представляющего собой приращение оптической плотности суспензии воздействия на нее электричео

00

чэ

00

о

XI

ского поля частоты от 100 кГц до 5 кГц при напряженности 1000-5000 В/м. Значение Si определяют при коллинеарности вектора электрического поля и направления падения светового потока, а значение $2 при их перпендикулярности. Напряженность электрического поля в исследуемой суспензии при этих измерениях должна быть неиз- менной. Выбор направления вектора электрического поля коллинеарно или перпендикулярно световому потоку соответственно достигается при соединении электродов 5 с 7 и б с 8 или 5 с 6 и 7 с 8 при подключении к этим группам электродов клемм генератора гармонического напряжения.

Сигнал 5зМ представляет собой изменение оптической плотности суспензии при переходе клеток из ориентированного в дезориентированное состояние и зависит or значения коэффициента R вращательной диффузии клеток:

S3(t)-exp(-GR,), (1) R-KiFi(p)/rr , (2)

Входящая в Mi константа К включает в себя константы L, Ki, «2. Кз и зависит от длины волны света, относительного коэффициента п преломления клетки. Она рассчитывается аналитически или определяется при условии постоянства п опытным путем.

При расчете величины М2(р) неизвестный параметр р определяется из соотношения Si/Sa:

Si/S2 (Ui-Uo)/(Uo-U2),(7)

гдеDo F2(p,u) sin (и) du,

Ui F2(p,u),

Ug F2(p,u)|u 90.

Аналитические соотношения для опре- деления Fi и F2 клеток эллиптической и палочкообразной форм следующие.

Fi n(p)-0,6621 + 1/р (эллипсоидальная форма)

FI п(2р)-0,5(пэлочкообразная форма);

F2 W (1 - 2sin и/и + 2(1 - cos u)/u2,

Изобретение относится к области определения концентрации клеток в суспензии и может использоваться в микробиологии, медицине, биотехнологии. Цель изобретения - повышение точности измерения концентрации клеток по результатам измерения величины оптической плотности суспензии. Для этого на суспензию клеток последовательно воздействуют перпендикулярным и параллельным направлению светового потока электрическим полем, определяют стационарные значения изменения оптической плотности после выключения электрического поля и рассчитывают среднее значение показателя экспоненты. Концентрацию клеток рассчитывают по среднему значению показателя экспоненты и отношению стационарных изменений оптической плотности. 1 ил., 1 табл. сл с

где «1 - константа;

b - продольный размер клетки:

Fi(p) - функция эксцентриситета клеток

Р.

Вывод расчетной формулы для нахождения корректирующего коэффициента М основан на определении усредненного сечения рассения клеток G по результатам электрооптических измерений с выделением сомножителей MI и М2. Соотношение для определения концентрации N клеток по оптической плотности D имеет вид

N LD/G - LDM- LDM1M2,(3)

где L - величина, обратно пропорциональная оптической толщине ячейки.

При этом

G K2bT2{p,u),

(4)

где К2 - константа;

F2(p,u) - функция эксцентриситета р и 50 угла и между направлением падения светового потока и продольной осью клетки.

Подстановка соотношений (2) и (4) в (3) . позволяет выделить входящие в (3) коэффициенты:55

Mi(R)-- KR 1/3

М; {рП р4/Г /(Г1(рУ/3Р2(р)1.

(5) (6)

W (1 -pp)cos u.

и 4тгг(п - 1)/Я , г 1/Р1/3,

где А - длина волны падающего света;

п - коэффициент преломления частицы.

П р и м е р 1. Измерение концентрации бактерий различных типов.

Клетки Mc.luteus, Вес, pumills, Bac.globigil, Bac.subtilis выращивали на мя- сопептонном бульоне в течение 4 ч в колбах. После выращивания клетки отделяли от культуральной жидкости методом фильтрации. Осадок ресуспендировали в трис-цит- ратныйбуферсудельной

электропроводностью 10 2 1/Ом-М. Оптическая плотность суспензии микроорганизмов, используемой для определения оптических параметров и концентрации (титра) бактерий, равнаО,5(Я 540нм. мм).

Электрооптическую ячейку с суспензией клеток помещали в спектрофотометр СФ-26. Определяли изменение оптической плотности суспензии при воздействии на нее перпендикулярного и параллельного вектору светового потока электрического поля от генератора ГЗ-154. На самописце регистрировали форму кривой изменения

оптической плотности после выключения электрического поля. Согласно формуле (1) по форме кривой определяли величину R. Рассчитывали концентрацию микроорганизмов по формулам (2), (4), (5) и (6).

Для сравнения концентрацию микроорганизмов определяли с помощью камеры Го- ряева. Средний продольный размер и эксцентриситет бактериальных клеток определяли по микрофотографиям 500 клеток.

Результаты сравнения измерений представлены в таблице.

Способ снижает погрешность при измерении концентрации в 5-8 раз. Достоверность измерений подтверждается сравнением с результатами, полученными на камере Горяева.

Способ может быть использован при контроле процессов культивирования клеток, для производства биопрепаратов, пол- учения низкомолекулярных метаболитов и биологически активных веществ.

Средний продоппнь. размер в (пикрсфс- тографии) гчн1,1 л

Эксцентриситет р (микрофотографии)1, }Б

Концентрами клетом N на камере Горреве, , 1

Коэффициент К вращательной диффузии j 30 измерения), 1Г3/J2

fc-i,

Множитель, ,38

Отношение электмоогти- чесних сигналов для продольной и гогер -ч- ной ориентации клеток S.,/S21,07

Расчетная вегичиссэ многошителя MjMG52, Ь

Концентрация нл&тон N, рассчитанная по гптичес- кой плотности 1081,5

Концентрация кгетпк К по результттам злектоо- ОПТИЧЕСКИХ измерений23,

Формула изобретения Способ определения концентрации сус пендированных клеток эллипсоидальных и палочкообразных форм, заключающийся в том, что направляют на суспензию световой поток, измеряют оптическую плотность суспензии при воздействии электрического поля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, на суспензию последовательно воздействуют перпендикулярным и параллельным направлению светового потока электрическими полями и определяют стационарные значения изменения оптической плотности, регистрируют форму кривой изменения оптической плотности после выключения электрического поля и рассчитывают среднее значение показателя экспоненты, а концентрацию клеток рассчитывают по среднему значению показателя экспоненты и отношению стационарных изменений оптической плотности.

3,36

5, С

. J 4,1Ь

Б,35 13

1,1 4, 33

1 о,3

,4

1

6

4

8