Team:SJTU-BioX-Shanghai/Loader-cn
我们在有了将其产品化的想法后，第一步就是寻找合适的菌体载体。为了使菌体能够稳定固定并且有清晰的颜色可以用于拍照和颜色分析，我们考虑了如下三种可能的载体。在经过实验和结果呈现后，我们对这三种载体进行了综合评估，最终确定使用玻璃纤维滤纸。
我们在与上海交通大学微纳技术研究院陈翔教授交流的过程中得到了芯片与项目结合的想法（详细情况进入社会实践板块了解）。陈老师实验室提供的芯片是一种PDMS材料做成的拥有微型腔室的柔性载体，每个腔室高度在80-100μm之间，能够加入2-3μL的菌液。
芯片是一种微型、低成本的载体。它能够结合盒子，利用手机拍照做图像分析（Kanakasabapathy, M. K., et.al，2017）。我们也想利用芯片与当下普及率日益增高的智能手机结合。因为芯片轻而小，正符合我们便携式工具的设想。
为了验证芯片方案可行性，我们将2μL突变的RFP菌液加入芯片中观察颜色。如图1所示，腔室中菌液颜色不论在肉眼观察还是照片拍摄，都难以辨别。我们又尝试将其离心，肉眼观察颜色依旧不明显（图2）。
除了颜色不明显是一个非常不利于应用的特质外，芯片不利于菌体的长时间培养。我们的工程菌反应时长至少几个小时，而芯片腔室内的培养液不一定能够支持它在腔室中正常的蛋白合成。
（a）、（b）、（c）的曝光时间均为4ms，放大倍率10倍
在与陈翔教授交流的过程中，我们了解到微流控芯片领域的另一部分拓展内容——微液滴。
在考虑微液滴的时候，我们发现它有一个显著的好处。微液滴由琼脂糖包裹而成。琼脂糖中可以加入一定营养物质，我们用琼脂糖包裹工程菌，就能直接为工程菌提供营养，相比芯片，微液滴能够保证菌体正常的合成活动。
然而，我们在与微纳的一位师兄交流过程中得知，微液滴体积非常小，因此会悬浮在液体上，使得各区域的菌体数量不均匀。在对溶液进行拍摄取色的时候，会因为拍摄的位置不同，导致由图片分析出的颜色结果与真实值有较大误差。因此我们放弃了这个想法。
Ostrov等在他们的文献中提供了另一种固定菌体的思路。他们采用了玻璃纤维滤纸作为菌株的载体。因为玻璃纤维滤纸孔径0.7μm，与大肠杆菌的直径接近，因此大肠杆菌能够附着在试纸上不会漏出。
我们采用真空抽滤的方法，用模具控制菌体范围直径为5mm，使菌在试纸上形成一个均匀有色的圆形。为了测试试纸能够有效展现颜色的区别，我们将原始OD值为0.255的amilCP菌液进行稀释，倍率分别为1、2、4、8、16、32倍。经过抽滤之后，肉眼能够明显观察到颜色的梯度变化(Fig.4,5)。
我们尝试用我们第一版计算灰度值的手机app对颜色进行分析，得到如下表的数据：
| 浓度比 | 1 | 1/2 | 1/4 | 1/8 | 1/16 | 1/32 |
| App分析数据 | 76 | 82 | 102 | 123 | 125 | 无法分辨 |
表2 三种可能载体的综合评分表（满分5分）
| 芯片 | 微液滴 | 试纸 | |
| 价格成本 | 4 | 4 | 5 |
| 技术要求 | 3 | 2 | 5 |
| 显色效果 | 1 | - | 5 |
| 便携程度 | 5 | 5 | 5 |
| 固定效果 | 4 | 5 | 3 |
| 颜色均匀 | 3 | 1 | 4 |
| 细菌培养 | 1 | 5 | 3 |
| 平均得分 | 3.0 | 3.7 | 4.3 |
图7 三种可能载体的雷达图
Kanakasabapathy, M. K., Sadasivam, M., Singh, A., Preston, C., Thirumalaraju, P., & Venkataraman, M., et al. (2017). An automated smartphone-based diagnostic assay for point-of-care semen analysis. Science Translational Medicine, 9(382).
Ostrov, N., Jimenez, M., Billerbeck, S., Brisbois, J., Matragrano, J., & Ager, A., et al. (2017). A modular yeast biosensor for low-cost point-of-care pathogen detection. Science Advances, 3(6), e1603221.
