Festkörpermedien in der Mikrobiologie: Einschränkungen und Überlegungen

Ein Nährmedium, auch Kulturmedium genannt, ist eine flüssige oder gallertartige feste Substanz, in der oder auf der Mikrobiologen Mikroorganismen züchten. Ein großer Durchbruch bei der Identifizierung von Mikroorganismen trat ein, als Robert Koch und seine Kollegen die Techniken entwickelten, die notwendig sind, um einzelne Bakterienarten mit Festkörpermedien zu züchten und zu isolieren. Obwohl die Erfindung von Festkörpermedien und ihre vielen Vorteile das Feld der Mikrobiologie revolutioniert haben, hat es einige Nachteile.

Zusammensetzung

Wenn Mikroorganismen wie Bakterien gezüchtet werden, muss man ihnen Umwelt- und Nährbedingungen bieten, die denen in ihrem natürlichen Lebensraum ähnlich sind. Ein Nährmedium muss alle für das Wachstum notwendigen Nährstoffanforderungen liefern, einschließlich Wasser, einer Kohlenstoff- und Energiequelle, einer Stickstoffquelle, Spurenelementen und Wachstumsfaktoren. Häufige Inhaltsstoffe von Nährmedien umfassen Wasser, Agar, Fleischextrakt, Hefeextrakt, Malzextrakt, Pepton und Caseinhydrolysat.

Konsistenz

Nährmedien werden auf zahlreiche Weisen klassifiziert, eine davon ist die Konsistenz. Flüssigmedien, allgemein als Brühen bezeichnet, sind in Flaschen, Kolben und Reagenzgläsern erhältlich. Ein Festkörpermedium ist ein Flüssigmedium, dem ein Verfestigungsmittel, meist Agar, zugesetzt wurde. Agar besteht aus verknüpften Zuckermolekülen, sogenannten Polysacchariden, und wird aus einigen Arten von marinen Roten Algen gewonnen. Es schmilzt bei 100 Grad Celsius und verfestigt sich bei etwa 43 Grad Celsius. Festkörpermedien werden in Form von Platten oder Schrägkulturen verwendet. Platten sind flache, zylindrische Behälter mit Deckeln, sogenannte Petrischalen, die Festkörpermedium enthalten. Schrägkulturen werden hergestellt, indem geschmolzenes Medium in Röhrchen gegossen und in einem Winkel abgekühlt wird, um eine lange schräge Wachstumsfläche zu erzeugen. Eine Agar-Konzentration von 1,5 Prozent ist typisch für Platten und Schrägkulturen.

Vorteile

Festkörpermedien sind nützlich, wenn wahrscheinlich ist, dass eine Probe eine gemischte Bakterienpopulation enthält. Wenn Platten richtig geimpft werden, wachsen Bakterien als verschiedene Kolonie-bildende Einheiten. Dies erlaubt eine vorläufige Identifizierung basierend auf dem Aussehen einer Bakterienkolonie und ermöglicht die Zubereitung reiner Subkulturen. Frühe vorläufige Identifizierung hilft Ärzten, rechtzeitige Behandlungsentscheidungen zu treffen. Reine Subkulturen ermöglichen eine definitive Bakterienidentifizierung und Antibiotikaempfindlichkeitstests. Bakterielle Kontaminanten sind auf Festkörpermedien ebenfalls leicht erkennbar.

Nachteile

Mikroorganismen haben unterschiedliche Sauerstoffanforderungen. Aerobe Organismen benötigen Sauerstoff, während anaerobe Organismen nur in dessen Abwesenheit überleben. Im Gegensatz zu Flüssigmedien unterstützen Festkörpermedien nicht das gleichzeitige Wachstum von aeroben und anaeroben Bakterien. Folglich müssen doppelte Platten geimpft und in beiden Atmosphären inkubiert werden. Festkörpermedien können keine großen Impfvolumen aufnehmen, typischerweise solche, die größer als 0,05 ml sind. Da Plattenmedien flach sind und große Oberflächen haben, können sie schnell austrocknen und innerhalb weniger Tage ihre Fähigkeit verlieren, Wachstum zu unterstützen, wenn keine Maßnahmen zur Verdunstungsverhinderung ergriffen werden.