几小时内）读取微生物对测检 物的响应。这应与通常需要孵育过夜的若干现有技术形成对比。
[0048] 所述流体装置有利地以小型装置，即微流体装置或甚至纳米流体装置的形式提 供。因此，需要少量的测检物和微生物即可成功地运行试验。
[0049] 可使用常用显微镜法或实际上甚至通过人眼来测定或监测微生物对测检物的响 应。因此，通常不需要复杂的和专门设计的检测设备来测定微生物对测检物的响应。
[0050] 实施方案在监测和测定微生物对各种测检物的响应中使用流体装置。流体装置 (在本文中也称为流体培养装置）意味着流体流存在于所述流体装置的通道中以将测检物 传送至培养室，并从而进一步到达存在于培养室内的3D培养基质中。
[0051] 所述流体装置有利地为所谓的微流体装置或微流体培养装置。微流体意味着微流 体装置的流体通道为微小尺寸通道。一般来讲，对于尺寸在亚微米范围内的流体通道而言， 常常使用表达纳米流体学。因此，实施方案的流体装置可为此类纳米流体装置或纳米流体 培养装置。
[0052] 流体培养装置的流体通道被构造成运载相应的流体流。流体流优选地为流体通道 中的液体的液体流。然而，还可能的是流体通道中具有气体流或实际上流化固体或颗粒。根 据实施方案还可使用其中具有溶解气体的液体流。
[0053] 在通用实施方案中，流体装置1 (参见图8)包括培养室10,培养室10被构造成将 微生物6的培养物容纳在3D培养基质2中。流体装置1还包括侧接培养室10的第一末 端部分或侧面12的第一流体通道20和侧接培养室10的第二不同末端部分或侧面14的 第二流体通道30。第一流体通道20于是被构造成运载包含第一浓度的测检物的第一流体 流。第二流体通道30相应地被构造成运载不含测检物或包含第二浓度的测检物的第二流 体流，所述第二浓度低于所述第一浓度，从而在3D培养基质2的至少一部分上形成测检物 的浓度梯度。
[0054] 为了在3D培养基质2的至少一部分上形成测检物的浓度梯度，两种流体流应包含 不同浓度的测检物。在本文中，第一流体流被定义为包含最高浓度的测检物的流体流。
[0055] 这意味着第二流体流不含测检物或与第一流体流相比包含不同，即较低浓度的测 检物。
[0056] 除了一种或多种待测试的测检物之外，两种流体流优选地具有相同德尔成分或组 分。因此，如果流体流为液体流，则第一流体流和第二流体流优选地包含相同的液体或液体 混合物，测检物以选定的第一浓度或选定的第一浓度和第二浓度添加到所述液体或液体混 合物中。相应地，如果两种流体流为气体流，则第一流体流和第二流体流优选地包含相同的 气体或气体混合物，测检物以选定的浓度添加到所述气体或气体混合物中。
[0057] 实施方案可通常使用具有培养室的任何流体装置，所述培养室被构造成容纳3D 培养基质并且在不同的末端部分侧接有相应的流体通道。本领域中可用若干此类流体通 道。例如，根据实施方案工作良好的微流体装置由Gradientech AB(Uppsala, Sweden)以 CELLDIRECT OR? Ruby市售。根据实施方案可使用的流体装置公开于例如下列参考文献 [12-17U9]中，这些参考文献关于微流体装置的教导据此以引用方式并入。
[0058] 图20示意性地示出将凝胶和细胞混合物注入微流体装置的培养室中。细胞最初 均匀分布在所形成的3D培养基质中。在示例性实例中，通过提供包含抗微生物剂的第一流 体流和不含抗微生物剂的第二流体流来提供稳定连续的梯度。从而在培养室和3D培养基 质上确立梯度。下方的图示出在3D培养基质中培养细胞并将其暴露于抗微生物剂梯度的 结果。
[0059] 图1为根据一个实施方案测定微生物对测检物的响应的方法的流程图。所述方法 包括在步骤Sl中在3D培养基质中提供微生物，所述3D培养基质布置在流体装置的培养室 中。此流体装置具有侧接培养室的第一末端部分或侧面的第一流体通道和侧接培养室的第 二不同末端部分或侧面的第二流体通道。下一步骤S2包括将第一流体通道的输入连接至 包含第一浓度的测检物的第一流体流。步骤S3相应地包括将第二流体通道的输入连接至 不含测检物或包含第二浓度的测检物的第二流体流，所述第二浓度低于所述第一浓度。因 此，在3D培养基质的至少一部分上由此形成测检物的浓度梯度。下一步骤S4基于3D培养 基质中的任意边界区相对于第一末端部分或侧面和/或相对于第二不同末端部分或侧面 的位置来测定微生物对测检物的响应。此边界区存在于微生物显示出对测检物的第一响应 的第一响应区与微生物显示出对测检物的第二不同响应的第二响应区之间。
[0060] 两个步骤S2和S3可以任何顺序逐次进行，即，步骤S2在步骤S3之前或之后。或 者，两个步骤S2和S3可至少部分地并行进行。
[0061] 3D培养基质中的微生物对测检物的响应意味着将通常存在至少三个明显可见的 区。这些区包括微生物显示出对测检物的第一响应的第一响应区。此第一响应区为最靠近 第一末端部分或侧面和第一流体通道的区。因此，第一响应区与3D培养基质的暴露于较高 浓度测检物的一部分对应。这些区还包括微生物显示出对测检物的第二响应并且此第二响 应不同于第一响应的第二响应区。第二响应区为最靠近第二末端部分或侧面和第二流体通 道的区。因此，第二响应区与3D培养基质的暴露于较低浓度测检物的一部分对应。
[0062] 边界区于是构成3D培养基质的存在于第一响应区与第二响应区之间的部分。此 边界区5可为非常薄的，基本上为第一响应区3与第二响应区4之间的交界或边界，如图 17A中所示。或者，边界区5在3D培养基质中在第一末端部分或侧面与第二末端部分或侧 面之间具有较宽的延伸，如图18A中所示。
[0063] 边界区从而构成3D培养基质的部分，在所述部分中，测检物的局部浓度实现了对 测检物的响应从第一响应区中的第一响应向第二响应区中的第二响应的转变或改变。
[0064] 例如，如果测检物为抗生素或另一种杀菌剂或抑菌剂，则第二响应区（其中以细 菌为代表的微生物暴露于较低浓度的测检物）可为3D培养基质的含有活的和生长的细菌 的部分。第一响应区于是优选地为3D培养基质的基本上无活的和生长的细菌的部分，因此 第一响应区的特征在于相对缺乏细菌（由于细胞生长或无细胞生长）。边界区于是构成生 长/活的部分与未生长/细胞死亡部分之间的边界或部分。
[0065]图17A清楚地示出含有生长的细菌的第二响应区4(在图中看为白色信号）。在 3D培养基质的此部分中，测检物（此处为氨苄青霉素）的浓度过低而不能在大肠杆菌K12 MG1655细菌间阻止细胞生长或诱导细胞生长。然而在第一响应区3中，氨苄青霉素的浓度 足够高到阻止细胞生长或诱导细胞生长。因此，在3D培养基质的此部分中基本上看不到大 肠杆菌K12 MG1655。在示出的实验中，边界区5基本上为限定针对此特定大肠杆菌菌株的 氨苄青霉素的最小抑制浓度（MIC)的清楚边界或交界。
[0066] 在图18A中，情形有所不同，其中边界区5在含有活的和生长的大肠杆菌K12 MG1655的第二响应区4与作为测检物的壮观霉素的浓度足够高到杀灭细菌或至少阻止任 何细菌生长的第一响应区3之间。在此实验中，大肠杆菌K12 MG1655中的一些显示出对抗 生素壮观霉素的抗性，如边界区5中的一些活的和生长的细菌显示。然而，此边界区5中的 细菌的量显著低于且不同于第二响应区4中的细菌的量，如图18A中清楚地显示。
[0067] 在待测试微生物的运动性响应的相应情景中，第二响应区可为3D培养基质的含 有低运动性或无运动性的微生物的部分（如果测检物在以其他方式相当固定的微生物中 诱导运动性）或含有高运动性的微生物的部分（如果微生物是能动性的，而测检物抑制此 运动性）。第一响应区可于是为含有足够高浓度的测检物以诱导微生物间的运动性或抑制 微生物的运动性的3D培养基质的部分。边界区于是为3D培养基质的介于第一响应区与第 二响应区之间的部分并且特征在于运动性从边界区一个侧面上的固定/低运动性部分到 边界区另一侧面上的能动性/高运动性部分转换或改变。边界区可于是为类似于图17A的 清楚边界或交界或含有一些运动性中等的微生物的较宽部分。
[0068] 运动性和细胞生长仅为可根据实施方案监测和测定微生物的响应的实例。其他非 限制性实例包括细胞生长、增殖、对各种形式的诱导应力的响应行为、基质粘附、可突变性 等。
[0069] 待测定响应的微生物可为可在流体装置的3D培养基质中生长和培养的任何微生 物。此类微生物的非限制性实例包括细菌、真菌、寄生生物、病毒以及细胞例如人类细胞或 其他哺乳动物细胞。可对微生物的单一菌种或菌株进行测试并从而将其在3D培养基质中 培养。或者，可测定多种，即至少两种微生物的综合响应。在此类方法中，将多种不同的微 生物在3D培养基质中进行共培养。
[0070] 3D培养基质可由适于作为相关微生物培养基质的任何材料制成。此类材料可在 传统用于细胞培养物的材料中选择。材料的优选的但非限制性的实例包括琼脂；琼脂糖； 胶原I ;细胞外基质（ECM)凝胶，例如MATRIGEL?;水凝胶，例如通过固相合成的苯丙氨酸 (Phe)二肽（N末端上具有荷甲氧羰基（Fmoc)保护基）与Fmoc保护的赖氨酸（Lys)或仅苯 丙氨酸的混合。
[0071] 在一个特定实施方案中，微生物属于一种细菌菌株并且测检物为抗生素，抗生素 的MIC通过流体装置来测定。
[0072] 在图1的步骤S4中基于边界区相对于培养室的第一和/或第二末端部分或侧面 来测定3D培养基质中的微生物对测检物的响应。边界区相对于培养室的末端部分或侧面 的此位置与测检物的浓度或至少浓度范围关联。因此，边界区的位置或边界区与第一末端 部分或侧面之间的距离和/或边界区与第二不同末端部分或侧面的距离对应于测检物的 浓度或浓度范围。因此，可准确测定微生物的响应从第一响应区中的第一响应向第二响应 区中的第二响应改变或转变的浓度或浓度范围。
[0073] 这进一步意味着边界区的位置可从而转化或转换成例如抗生素的MIC、抑制/诱 导微生物运动性的测检物的运动性抑制/促进浓度、抑制/诱导微生物的基质粘附力的测 检物的粘附力抑制/促进浓度等。
[0074] 在一个特定实施方案中，步骤S4包括基于3D培养基质中的边界区相对于第一末 端部分和/或第二不同末端部分的位置以及基于边界区的宽度来测定微生物对测检物的 响应。因此，在此特定实施方案中，在测定响应时不仅使用边界区的位置（即，边界区与培 养室的第一和/或第二末端部分的距离），而且使用边界区的宽度。例如，如果边界区的宽 度基本上为零（参见图17A)，即，基本上为第一响应区与第二响应区之间的交界或边界，则 微生物的响应在特定的测检物浓度下发生变化。然而，如果边界区具有非零宽度（参见图 18A)，则微生物的响应在与边界区的响应末端对应的浓度范围下发生变化。
[0075] 具有非零宽度的边界区还可提供关于微生物对测检物的任何抗性的信息。因此， 延伸的边界区可意味着测检物的抗性存在于微生物的一些中，例如由于这些微生物能够在 测检物浓度下生长，否则会杀灭非抗性微生物或阻止其生长。这意味着可使用边界区的宽 度来测定或检测微生物对测检物的任何给定时间的抗性。
[0076] 事实上，实际上可用实施方案的流体装置和方法来检测微生物的任何突变，所述 突变诱导对测检物的抗性或实际上导致对测检物的抗性丧失。因此，当用3D培养基质中的 微生物培养物和通过第一流体通道和第二流体通道的第一流体流和第二流体流来运行流 体装置时，可监测边界区随时间推移的宽度。边界区的宽度随时间推移增加于是通常意味 着在微生物的至少一些中对测检物的抗性增加。相应地，边界区的宽度减小通常意味着先 前显示出对测检物的抗性的微生物丧失对测检物的抗性。
[0077] 因此，在一个特定