Oberflächenpotentialmessung von Bakterien mit Kelvin-Sonde Kraftmikroskopie

Summary

Hier präsentieren wir ein Protokoll, das die Verwendung der Kelvin-Sondenkraftmikroskopie als Werkzeug zur Erzeugung hochauflösender nanoskaliger Oberflächenpotentialkarten erklärt. Dieses Tool wurde eingesetzt, um die Rolle des Oberflächenpotentials auf die Bindungskapazität von Mikroorganismen an Substratoberflächen zu bewerten.

Abstract

Oberflächenpotential ist ein häufig übersehen physikalische Eigenschaft, die eine dominante Rolle bei der Adhäsion von Mikroorganismen an Substratoberflächen spielt. Kelvin-Sonde Kraftmikroskopie (KPFM) ist ein Modul der Rasterkraftmikroskopie (AFM), die die Kontaktpotentialdifferenz zwischen Oberflächen im Nanoskala misst. Die Kombination KPFM mit AFM ermöglicht die gleichzeitige Erzeugung von Oberflächenpotential und topographische Karten von biologischen Proben, wie Bakterienzellen. Hier beschäftigen wir KPFM um die Auswirkungen des Oberflächenpotentials auf die mikrobielle Anhaftung an medizinisch relevanten Oberflächen wie rostfreiem Stahl und Gold zu untersuchen. Oberflächenpotential Karten zeigte Unterschiede in der Oberflächenpotential für mikrobielle Membranen auf unterschiedliche Materialuntergründen. Ein Stufenhöhen Graph wurde erzeugt, um die Differenz des Oberflächenpotentials an einer Grenzfläche zwischen der Substratoberfläche und Mikroorganismen zeigen. Änderungen der zellulären Membranoberflächenpotential haben mit Veränderungen in Verbindung gebracht wordens in den Zellstoffwechsel und Beweglichkeit. Daher stellt KPFM ein mächtiges Werkzeug, das verwendet werden kann, um die Änderungen der mikrobiellen Zelloberflächenpotential auf Haftung auf verschiedenen Substratoberflächen zu untersuchen. In dieser Studie zeigen wir, das Verfahren um das Oberflächenpotential der einzelnen Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus USA100 Zellen auf rostfreiem Stahl und Gold mit KPFM charakterisieren.

Introduction

Biofilme auf Geräteoberflächen und in Hautwunden erzeugt ein Problem darstellen für die medizinische Industrie als Biofilme sind widerspenstig, um die Entfernung und kann zu einer erhöhten Rate der Übertragung von Krankheiten und die Antibiotikaresistenz führen. Befestigung ist der erste Schritt in der Biofilmbildung und ist der wichtigste Schritt aufgrund ihrer Reversibilität ^1-3. Substratoberflächeneigenschaften spielen eine entscheidende Rolle bei mikrobiellen Anhaftung. Faktoren, wie Oberflächenhärte, Porosität, Rauhigkeit und Hydrophobie wurde gezeigt, dass die mikrobielle Anbringung zu bewirken; aber wenig Forschung Überprüfung der Rolle der Substrat....

Protocol

1. Herstellung der Glasgeschirr und Kulturen

1. Bevor Sie mit diesem Experiment fortfahren, bereiten Blut-Agar (SBA) 5% Schafsplatten für den Anbau von MRSA. SBA Inkubation erfolgt während 24 Stunden bei 37 ° C. Nach dieser Zeit sollte einzelne, gut isolierte Kolonien vorhanden, um die anschließende Impfungen in flüssigen Medien verwendet werden können. Speicher strichen SBA-Platten mit Einzelkolonien bei 4 ° C für 1 - 2 Monate.
   HINWEIS: Schaf Blutagarplatten in vorgefertigte Pakete, die zwischen 20 kommen - 25 Platten auf der Basis der Hersteller, und bestehen typischerweise aus einer tryptischen Soja-Agar Basis mit der Zugabe von 5% w / v Schafsblut.....

Results

Die Fähigkeit, SP zu messen mit KPFM beruht auf dem Prinzip, dass sowohl die Probenoberfläche und Cantileverspitze leitend zu einem gewissen Grad. Edelstahl und Gold diente als leitende Oberflächen, auf die MRSA wurden angebracht. KPFM Bilder wurden von 15 MRSA-Zellen auf beiden Oberflächen mit 512 x 512 Auflösungen mit Scanbereiche im Bereich von 5 x 5 & mgr; m bis 10 x 10 & mgr; m genommen, und. Abtasten erfolgte mit Liniengeschwindigkeiten im Bereich von 0,02 Zeilen / Sekunde auf 0,05 Zeilen / Sekunde durchge.......

Discussion

KPFM wurde als ein neues Verfahren zur Gewinnung von elektrischer Oberflächendaten verwendet. Es wurde allgemein als ein Verfahren zur Untersuchung von Ladungsverteilung in der Chemie verwendet worden und hat erst seit kurzem für die Untersuchung von biologischen Systemen im Mikro- und Nano-Skalen angewendet werden. Aus den gesammelten Daten haben wir festgestellt, dass Mikroben schien nicht leicht befestigen zu reinigen Edelstahl und Gold-Oberflächen, auch nach 3 Stunden der statischen Inkubation. Poly-L-Lysin-funktion.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
5500ILM Rasterkraftmikroskop	Agilent Technologies	#N9435S
AFM/STM Probenscheiben aus Metall	TED PELLA, INC.	#16219	Edelstahl-Probenscheiben
DPE (Low-Noise) leitfähige SPM-Sonden	Mikromasch	#HQ:DPE-XSC11	Pro Chip gibt es 4 Pt-beschichtete Ausleger. Wir haben den Ausleger B für Experimente verwendet.
PELCO Goldbeschichtete AFM/STM-Probenscheiben aus Metall	TED PELLA, INC.	#16218-G	Gold-Probenscheiben
PicoView Software	Agilent Technologies	#N9797B	5500ILM Rasterkraftmikroskop Bildgebungssoftware
Pico Image Software (Pico Image Basic)	Agilent Technologies	#N9797AU-1FP	5500 ILM Rasterkraftmikroskop Nachbearbeitungssoftware
Scilogex D3024 Hochgeschwindigkeits-Mikrozentrifuge	Thomas Scientific	#91201513	Zentrifuge, die in Zellwaschschritten verwendet wird, um Zellen (Pellets) von Medien zu trennen
Trypticase-Soja-Agar mit 5 % Schafsblut	BD	#221261	Vorgefertigte
Platten Tryptische Sojabrühe	BD	#257107	Kommt als trockenes Pulver. Anleitung, wie man auf den Behälter kommt.