微小有機體研究

如果您正在研究魚類或無脊椎動物的卵/胚胎/幼蟲、橈足類動物或水蚤等微小生物的氧氣消耗率，那么可考慮封閉式24孔微孔板呼吸測量系統(tǒng)。

微孔板呼吸測定系統(tǒng)

MICROPLATE SYSTEM

（核心款24通道 / 80微升，可擴展）

概述

微孔板小動物呼吸測量系統(tǒng)是專為微小生物、微生物打造的高通量、自動化呼吸代謝檢測設備，采用非侵入式熒光氧檢測技術，可實時監(jiān)測密封微孔內(nèi)樣本的氧氣消耗/產(chǎn)生率，精準捕捉微弱呼吸信號。

本微孔板呼吸測定系統(tǒng)操作簡便、通量高，可在較寬溫度范圍（5–40℃）內(nèi)，測定微型水生、陸生生物及微生物的個體呼吸速率。整套系統(tǒng)裝入標配的硬質(zhì)運輸箱后，便于運輸，可送至偏遠野外工作站等場所。系統(tǒng)支持水、空氣/氣體多環(huán)境檢測，基礎24通道可拓展至240通道，廣泛應用于水生生物學、微生物學、環(huán)境毒理學、植物生理學等研究領域。

研究對象

適用于微尺度代謝研究的對象:

• 水生微小生物：斑馬魚/青鳉魚胚胎/幼體、非洲爪蟾卵及蝌蚪、水蚤、橈足類等

• 陸生微小生物：蚊蟲/蜱蟲、蜘蛛、節(jié)肢動物蛹、黑腹果蠅等果蠅類、陸生搖蚊幼蟲等

• 微生物/單細胞：細菌、藻類、酵母、原生動物、細胞懸液

• 植物樣本：各類植物種子（擬南芥/水稻/小麥/玉米）、離體植物組織

• 其他：離體動物組織/器官、卵囊

只要可放入玻璃微孔板的孔內(nèi)，幾乎所有生物的氧氣消耗（或氧氣生成）速率均可通過本系統(tǒng)測定。

產(chǎn)品特點

ü 非侵入式無損檢測：光學熒光氧傳感器，不接觸樣本，可長時間連續(xù)監(jiān)測，不破壞生物活性。

ü 高通量靈活拓展：基礎款搭配24孔玻璃微孔板，單臺電腦可擴展連接多達10臺24孔板讀數(shù)儀，實現(xiàn)高通量檢測；提供多種孔體積可選：80、200、500、940和1700μL

ü 高精度穩(wěn)定測量：對每個氣密孔內(nèi)的溶氧含量進行實時檢測（封閉型呼吸測定法）,可測定水相或氣相中的氧氣消耗速率或生成速率, 傳感器響應時間＜30s，漂移量＜1% 空氣飽和度 / 周，精準捕捉微弱代謝信號。

ü 自動化全流程操作：適配Windows11系統(tǒng)的 MicroResp™專用軟件，操作便捷，支持數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計與分析

ü 多場景環(huán)境適配：設計緊湊，可置于培養(yǎng)箱/水浴內(nèi)或搖床臺上使用, 支持5–45℃控溫，整套可便攜運輸至野外站點。

ü 低耗材成本：光學溶氧傳感器可重復使用，且可多次校準后開展實驗；硼硅玻璃微孔板可重復使用。

系統(tǒng)組成

n 核心硬件

· 24 通道微孔板讀數(shù)儀（含分流器、電源適配器）

· MicroResp™ V1 軟件）

· 24 孔硼硅酸鹽玻璃微孔板（多規(guī)格可選）

核心款微孔板系統(tǒng)標配一塊硼硅玻璃微孔板，提供以下五種規(guī)格的微孔板均可與系統(tǒng)標配的同一臺讀數(shù)儀兼容，只需一套微孔板系統(tǒng)，即可更換不同孔體積的微孔板，便于研究不同體型、不同物種的生物。

各規(guī)格的內(nèi)徑和深度參數(shù)如下表所示：

n 密封與輔助配件

· 微孔板導向裝置（精準對位）

· 硅膠墊、壓縮塊（實現(xiàn)氣密密封）

· 氣密自粘密封膜、封膜滾輪（輔助密封）

n 便攜防護

· 硬質(zhì)運輸箱（整套設備收納與便攜運輸）

實時獲取氧氣數(shù)據(jù)

· 通過MicroResp™微孔板呼吸測量系統(tǒng)，實時計算和分析水蚤、果蠅、蚊子、斑馬魚及其他模型或微小生物的新陳代謝率。MicroResp™負責從微孔板讀取器收集氧氣數(shù)據(jù)，并自動計算玻璃板上每個孔的MO2/VO2數(shù)據(jù)。

 為了獲得更全面的概覽，可在實時組合圖中監(jiān)測所有數(shù)據(jù)軌跡，并標注已應用的處理操作。每個實驗過程中的數(shù)據(jù)圖均可快速導出為圖片或Excel文件，便于在數(shù)據(jù)分析前進行成果展示

· MicroResp™ 不僅可監(jiān)測每個孔位中的氧氣消耗，同時也可監(jiān)測氧氣生成。在水體（包括淡水和咸水）與空氣中切換測量模式，操作簡便，如同撥動開關。

技術參數(shù)

應用領域

1. 植物生理學：種子萌發(fā)呼吸代謝檢測、植物脅迫響應研究

2. 水生生物學：水生生物耗氧率檢測、胚胎發(fā)育代謝規(guī)律研究

3. 微生物學：微生物呼吸活性檢測、代謝抑制劑效果評估

4. 環(huán)境毒理學：污染物對生物代謝的影響、水質(zhì)生物檢測

5. 藥物篩選：高通量藥物對微小生物的代謝影響篩選

6. 生態(tài)研究：野外現(xiàn)場生物代謝檢測、極地生物適應機制研究

簡易的實驗操作

n 將單個或多個實驗生物放入每個80-1700微升的氣密玻璃孔內(nèi)，通常可使用移液管、刮刀或吸液管（處理易逃逸的節(jié)肢動物時）操作；

n 采用不透氣、透明且自粘的聚酯密封膜貼合在玻璃微孔板表面，對各孔進行密封。玻璃材質(zhì)具備不透氣性，而普通塑料微孔板會根據(jù)樣品的氧分壓，成為氧氣的“儲存庫”或“釋放源”，影響檢測結(jié)果；

n 通過定位導向件將密封后的玻璃微孔板放置在讀數(shù)儀上，使24個溶氧傳感點與讀數(shù)儀的 24個藍色 LED 光源和光接收器精準對齊。讀數(shù)儀、定位導向件與微孔板可輕松放入培養(yǎng)箱，或直接置于恒溫室內(nèi)，實現(xiàn)對玻璃微孔板的溫度控制。

可選溫度控制方案

n 可選配亞克力流通式水浴槽實現(xiàn)溫度控制，將水浴槽放置在讀數(shù)儀上，把密封后的玻璃微孔板放入水浴槽中。單個玻璃微孔板固定在適當位置，將24個氧傳感器點直接集中在24個LED光源上，以獲得最佳信號強度。水浴槽端口用于在浸入式玻璃微孔板上通過冷凍/加熱水流，即可以在任何環(huán)境溫度下測量水生呼吸速率或在校準期間使用。

n 更換Witrox 1和Witrox 4儀器的溫度探頭，帶有5m長的屏蔽電纜。PT 1000傳感器的公差為B類傳感器的1/3，具有+/0.15°C的高精度。

防溶氧分層處理

對于水相中的非運動生物（如胚胎、水螅、?？蛭⑸铮?，可使用軌道搖床，降低孔內(nèi)溶氧分層的風險。

傳感器與微孔板清潔

每個檢測孔均配備非侵入式可重復使用的溶氧傳感點，采用動態(tài)熒光猝滅法檢測溶氧。實驗后，只需用溫和的肥皂水和去離子水即可快速清洗微孔板，也可使用乙醇或溫和的漂白劑對其滅菌，便于后續(xù)實驗再次使用。

設計緊湊，運輸便捷

本系統(tǒng)使用時占用實驗室空間極小，僅需一個墻面電源插座供電，并通過 USB 接口與 Windows 系統(tǒng)電腦連接。整套系統(tǒng)裝入標配的硬質(zhì)運輸箱后，可安全運輸至包括偏遠地區(qū)在內(nèi)的各類場所。

應用案例參考

研究團隊攜帶本微孔板系統(tǒng)前往南極，研究陸生搖蚊幼蟲的代謝特征

為了更好地了解昆蟲是如何適應環(huán)境的，一組研究人員一直在研究南極蠓。該團隊由Nicholas Teets（肯塔基大學副教授）領導，包括Jack Devlin（肯塔基大學博士生）、Cleverson de Sousa Lima（肯塔基大學博士生）、Yuta Kawarasaki （Gustavus Adolophus學院副教授）、JD Gantz （Hendrix學院助理教授）和Vitror Pavinato（肯塔基大學博士后）。俄亥俄州立大學（Ohio State University）的研究人員正在研究這種昆蟲對壓力的耐受性背后的分子和生理過程機制，以及它如何在惡劣的南極條件下生存。作為研究的一部分，該團隊最近在南極半島完成了一個實地考察季節(jié)，在那里他們從各個島嶼收集陸生昆蟲，并在研究船上和研究站進行了生理實驗。研究小組的主要興趣之一是這些昆蟲如何應對壓力帶來的能量挑戰(zhàn)。

Cleverson Lima使用MicroResp™軟件的微孔板呼吸測量系統(tǒng)。微孔板玻璃板放置在丙烯酸水浴槽內(nèi)（靠近Cleverson的左手），再循環(huán)浴槽提供10°C的水流過水浴槽，保持溫度穩(wěn)定。

使用Loligo®Systems公司的微孔板呼吸測量系統(tǒng)，該團隊能夠在各種環(huán)境壓力下測量單個陸生蠓幼蟲的實時耗氧量，這些數(shù)據(jù)是該團隊在過去的項目中無法獲得的。他們的新工具，微孔板呼吸測量系統(tǒng)，因此使研究人員能夠?qū)崟r測量代謝率，提供關于昆蟲如何受到不同壓力源影響的關鍵數(shù)據(jù)。

MicroResp™v1.1，微孔板系統(tǒng)自帶的軟件，支持實時和時間戳的mo2計算，用于空氣/氣體以及水的測量。

團隊成員杰克·德夫林（Jack Devlin）對微塑料污染對南極洲的潛在影響很感興趣。他還使用微孔板呼吸測量系統(tǒng)，研究了接觸微塑料是否會引起代謝率的變化。這些研究結(jié)果對于了解微塑料污染對非洲大陸脆弱生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響至關重要。

MicroResp™數(shù)據(jù)示例由Jack Devlin創(chuàng)建的MO2和氧與時間數(shù)據(jù)圖，用于每個包含南極陸地蠓幼蟲的單獨玻璃板孔。黑色是空白，灰色是對照組，藍色是暴露在高濃度微塑料中的昆蟲。通過在每個井中添加一張潮濕的濾紙來保持濕度水平。

研究小組還將南極洲比利時蟲的耐受性和基因組與幾個近親進行了比較，以確定這種昆蟲在南極洲茁壯成長的關鍵機制。這項研究可以更好地理解昆蟲是如何適應環(huán)境的，并為物種面對不斷變化的環(huán)境的適應能力提供見解。

采用本系統(tǒng)發(fā)表的同行評審論文

以下為引用本微孔板呼吸測定系統(tǒng)的部分已發(fā)表論文：

1. Effects of temperature on metabolic rate during metamorphosis in the alfalfa leafcutting bee溫度對苜蓿切葉蜂發(fā)育階段代謝率的影響

Kayla N. Earls, Jacob B. Campbell, Joseph P. Rinehart, Kendra J. Greenlee (2023)Biology OpenLink to article

2. Effects of elevated CO2 on metabolic rate and nitrogenous waste handling in the early life stages of yellowfin tuna (Thunnus albacares) 高濃度二氧化碳對黃鰭金槍魚早期生活史階段代謝率和含氮廢物代謝的影響

Rachael M. Heuer, Yadong Wang, Christina Pasparakis, Wenlong Zhang, Vernon Scholey, Daniel Margulies, Martin Grosell (2023), Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative PhysiologyLink to article

3. Chemical manipulation of mitochondrial function affects metabolism of red carotenoids in a marine copepod (Tigriopus californicus) 線粒體功能的化學調(diào)控對海洋橈足類（加州虎斑猛水蚤）紅色類胡蘿卜素代謝的影響

Matthew J. Powers, James A. Baty, Alexis M. Dinga, James H. Mao, Geoffrey E. Hill (2022) , Journal of Experimental Biology.Link to article

4. Metabolic responses to crude oil during early life stages reveal critical developmental windows in the zebrafish (Danio rerio) 原油暴露的代謝響應揭示斑馬魚早期發(fā)育的關鍵窗口期

Karem N. Vazquez Roman, Warren W. Burggren (2022), Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology. Link to article

5. Effects of marine mine tailing exposure on the development, growth, and lipid accumulation in Calanus finmarchicus海洋礦渣暴露對北極哲水蚤發(fā)育、生長及脂質(zhì)積累的影響

Linn H. Svendheim, Tjalling Jager, P?l A. Olsvik, Ida Beathe ?verjordet, Tomasz M. Ciesielski, Trond Nordtug, Torstein Kristensen, Bj?rn Henrik Hansen, Bjarne Kv?stad, Dag Altin, Julia Farkas (2021) ,Chemosphere.Link to article

6. Water-soluble fraction of crude oil affects variability and has transgenerational effects in Daphnia magna原油水溶性組分對大型溞的變異性影響及跨代效應

Mikko Nikinmaa, Emilie Suominen, Katja Anttila (2019),Aquatic Toxicology.

Link to article

7. Genetic Variation in Metabolic Rate and Correlations with Other Energy Budget Components and Life History in Daphnia magna大型溞代謝率的遺傳變異及其與其他能量收支組分和生活史特征的相關性

Sigurd Einum, Erlend I. F. Fossen, Victor Parry & Christophe Pélabon (2019), Evolutionary Biology.Link to article

8. Ecotoxicological assessment of wastewater treated by the novel solar chlor-photo-Fenton process for sustainable crop irrigation新型太陽能氯 - 光芬頓工藝處理廢水用于可持續(xù)農(nóng)業(yè)灌溉的生態(tài)毒理學評價

Belachqer-El Attar, S; Taborelli, P; Soriano-Molina, P; Roslev, P; Pérez, JA Sánchez (2026),Journal of Environmental Management.

產(chǎn)地：丹麥Loligo