近日，中国水产科学研究院黄海水产研究所张旭志研究员团队在微生物生长分析仪及其应用技术研究领域取得了新进展，成果以“Analytical methods for assessing antimicrobial activity of nanomaterials in complex media: Advances, challenges, and perspectives”为题发表在国际学术期刊Journal of Nanobiotechnology上；以“Automatically showing microbial growth kinetics with a high-performance microbial growth analyzer”为题发表在国际学术期刊Biosensors and Bioelectronics上。

生命、农业、环境、医药、临床、化学、化工、食品、材料、工业、国防等众多领域的科研和生产都需要精确掌握目标微生物的生长代谢特征。但如何高效、精准测定真实基质中微生物的生长动力学曲线始终是一个难以克服的技术瓶颈。这是因为科研和生产真实场景中人们面临的基质往往具有复杂的物理和化学性质，采用光学法测定其中微生物的生长过程时，由于共存物质会产生折射、反射、散射、吸收等干扰，信号的准确性和重现性较差；采用传统的电化学方法测定其中微生物的生长过程时，囿于不可避免的电极污染、极化和钝化现象，信号的准确性和重现性也不理想。

为解决上述问题，张旭志研究员团队研制出了32通道高效微生物生长分析仪（HPMGA）。配套的专用软件CellStatz可以实时呈现微生物生长动力学曲线，还能够一键报告生长速率曲线和生长加速度曲线。验证结果表明，无论是均匀分散的微生物还是附壁、沉淀的微生物，无论它们是生长增殖在单纯基质（如透明度、均匀性良好的液体培养基）还是在复杂基质（如血液、牛奶、污水污泥）中，HPMGA都能够报告精确的、重现性良好的生长动力学曲线、生长速率曲线和生长加速度曲线，从而实现依靠现有其它自动化仪器无法实现的目标。除普适性之外，HPMGA还展现出了良好的实用性，具有易操作、效率高、应用成本低、经济性好、数据处理方便等特性。

HPMGA普适性示意图

本工作攻克了困扰分析科研界近半个世纪的难题，研制的HPMGA是微生物生长分析技术的革命性突破，在国际上首次为高效且精确测定复杂基质中微生物生长曲线提供了可靠工具。更重要的是，它是世界上第一款能够自动报告生长速率、生长加速度曲线及曲线上的动力学参数的自主知识产权分析仪器，为产生具有颠覆性意义的科学发现奠定了仪器和方法基础。本研究获得了山东省重点研发计划项目（2020CXGC010703）和山东省自然科学基金重点项目（ZR2020KB021）的支持。