Protokolle für die mikrobiologisch induzierte Calcitfällung (MICP) mit dem Bakterium Sporosarcina pasteurii werden hier vorgestellt. Das gefällte Calciumcarbonat wurde mittels optischer Mikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie (REM) charakterisiert. Es wird auch gezeigt, dass die Exposition gegenüber MICP die Druckfestigkeit des Schwamms erhöht.
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Methodenartikel
Mikrobiologisch Induzierte Calcitausfällung Vermittelt durch
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Zusammenfassung
Zusammenfassung
Die besondere Bakterium untersuchten hier (S. pasteurii) ist einzigartig in seiner Fähigkeit, unter den richtigen Bedingungen, die Hydrolyse von Harnstoff (Ureolyse) zu induzieren in natürlich Umgebungen durch Sekretion eines Enzyms Urease auftritt. Dieser Prozess der Ureolyse, durch eine Kette von chemischen Reaktionen, führt zur Bildung von Calciumcarbonat ausfällt. Dies wird als Mikrobiologisch Induzierte Calcitausfällung (MICP) bekannt. Die richtigen Kulturprotokolle für MICP werden hier detailliert beschrieben. Schließlich wurden Experimente Visualisierung unter verschiedenen Modi Mikroskopie verschiedene Aspekte des Fällungsverfahren zu verstehen. Techniken wie optische Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) wurden die Endprodukt chemisch zu charakterisieren, verwendet. die Fähigkeit dieser Präzipitate weiter auf Poren in einem natürlichen porösen Medium verstopfen wurde, in dem Schwamm durch ein Experiment zeigte, qualitativeStäbe wurden mit einem Porennetzwerk mit einer Reihe von Längenskalen zu imitieren verwendet. Ein Schwamm bar eingetaucht in das Kulturmedium die Bakterienzellen enthält, härtet aufgrund der Verstopfung seiner Poren aus dem kontinuierlichen Verfahren der chemischen Fällung führt. Diese gehärteten Schwamm bar eine überlegene Festigkeit, wenn sie mit einem Steuer sponge bar verglichen, die unter der Wirkung eines aufgebrachten externen Last zusammengedrückt wird und komprimiert, während die ausgehärtete bar in der Lage, das gleiche Gewicht mit wenig Verformung zu unterstützen.
Einleitung
Sporosarcina pasteurii ist ein gram-positives Bakterium der Lage , in stark alkalischen Umgebungen (pH ~ 10) 1 , um zu überleben und ist einer der bakteriellen Spezies , die ein Erreger eines Phänomen kann Mikrobiologisch Induced Calcite Precipitation (MICP) 2-4 genannt. MICP ist ein Verfahren , bei dem die Ausfällung von Calciumcarbonat durch bestimmte Mikroben unter geeigneten Umweltbedingungen induziert wird. S. pasteurii hat Bedeutung in den letzten Jahren angenommen aufgrund seiner Identifizierung als mögliche Mittel für bedeutende Mengen MICP unter bestimmten Bedingungen zu induzieren. Diese Möglichkeit ergibt sich aus de....
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Protokoll
HINWEIS: Führen Sie die experimentellen Protokolle in der folgenden Reihenfolge beschrieben. Die Bakterienkultur - Protokoll in Abschnitt 1 (siehe auch Abbildung 1) diskutiert wird. Abschnitt 2 beschreibt das Protokoll zur Anreicherung des Kulturmediums mit externen Additiven. Abschnitt 3 beschreibt die Protokolle für die Multi-Mode-Mikroskopie. Gewichte aller einzelnen Komponenten kann unter Verwendung einer Analysenwaage gemessen werden. Volumen jeder Lösung kann unter Verwendung eines volumetrischen Zylinder gemessen werden.
HINWEIS: - 2. Wenden Sie sich an institutionelle Sicherheit Büro für Details Proper Biosicherhe....
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Ergebnisse
S. pasteurii ein alkali 24 sein kann relativ harten Bedingungen überleben. Wenn das oben erwähnte Kulturprotokoll folgt, und S. pasteurii ist innerhalb einer Kammer gezüchtet, die Bakterien führt zur Ausfällung von Calciumcarbonat über die Zeit (2A), Fig . 2 (b) zeigt eine Phasenkontrastlichtmikroskopische Aufnahme der bakteriellen Zellpopulation innerhalb des Kulturmediums. Einzelne Zellen können klar unters.......
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Diskussion
Kritische Schritte: Dieses Manuskript beschreibt detailliert die Protokolle für die Kultivierung einer tragfähigen Probe von S. pasteurii. Sobald die Kultur bereit gemacht worden ist, muss es in geeigneter Weise angereichert werden. Dies ist ein wichtiger Schritt , entscheidend für den Erfolg des Experiments , weil ein Fehler die richtige chemische Umgebung zu schaffen , führt entweder zu sehr langen Zeitskalen von Ausfällen oder einem vollständigen Fehlen derselben. S. pasteurii ist s.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Danksagungen
Wir danken den Partnern in der Helmholtz-Alberta Initiative, der Helmholtz-Gemeinschaft und der University of Alberta für die Unterstützung, die sich aus der Teilnahme an dieser Zusammenarbeit ergibt. Die Forschungsförderung erfolgt durch den Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft, die beteiligten Helmholtz-Zentren sowie durch die Regierung von Alberta über das ecoTrust-Programm von Alberta Environment.
Dr. Tanushree Ghosh ist dankbar für ihre kritischen Beiträge in einer Reihe von entscheidenden Phasen.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Petrischale | Fisher Scientific | FB0875712 | Petrischalen werden als Agarplatte verwendet |
| Pyrex Kolben | Fisher Scientific | S63268 | Corning Erlenmeyer |
| Tris-Base | Promega | H5133 | wird zur Herstellung von Tris-Buffer |
| Salzsäure | verwendet Sigma-Aldrich | H9892 | 1,0 N, Bioreagenz, geeignet für Zellkulturen |
| Agar Pulver | Sigma-Aldrich | A1296 | Mikrobiologie getestet, Pflanzenzellkultur getestet, Zellkultur getestet, Pulver |
| Ammoniumsulfat | Sigma-Aldrich | A4418 | für die Molekularbiologie |
| Hefeextraktpulver | Sigma-Aldrich | 51475 | |
| Messzylinder | Cole-Parmer | CP08559GC | Cole-Parmer Klasse A Messzylinder mit Cal Cert,TC; 1.000 ml,1/Pk |
| Analysenwaage | OHAUS | AX124E | zur Messung des Gewichts von Reagenzien |
| Autoklav | Brinkmann | 58619000 | |
| Autoklavenband | VWR | 52428864 | |
| Aluminiumfolie | Sigma-Aldrich | Z185140 | zur Versiegelung des Kolbens vor dem Einfüllen in den Autoklaven |
| Bakterienschaft | Cedarlan | 11859 | -80 Grad C-Bestand an S. pasteurii, ATCC-Nr. wird gegen Kat. Nein. |
| Mline Einkanal-Mechanikpipetten mit variablem Volumen | Biohit | 725010 | Vermarktet von VWR unter der Katalognummer 14005976 |
| Mikropipettenspitze | Fisher Scientific | 212772B | Wird zum Kratzen von Agarplatten |
| verwendet Inkubator Binder | 80079098 | Mikrobiologie-Inkubator, Schüttelinkubator der BF-Serie | |
| VWR | 14004300 | VWR Signature Tischschütteln Inkubatoren | |
| Phosphatpuffer Kochsalzlösung (PBS) | Sigma-Aldrich | P7059 | |
| BD Falcon Express Pipettierhilfe Pipettiergerät | BD Biosciences | 357590 | Vermarktet von VWR unter der Katalognummer |
| 53106220 Parafilm | Sigma-Aldrich | P7793 | Zur Versiegelung von Agarplatten |
| Harnstoff | Sigma-Aldrich | U1250 | Anreicherung für Nährmedium |
| Natriumbicarbonat | Sigma-Aldrich | S8875 | Anreicherung für Nährmedium |
| Calciumchlorid | Sigma-Aldrich | C1016 | Anreicherung für Nährmedium |
Referenzen
- Gibson, T. An investigation of the Bacillus pasteurii group. Journal of Bacteriology. 28, 491-502 (1934).
- Greenfield, L. J. Metabolism and concentration of calcium and magnesium and precipitation of calcium carbona....
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Nachdrucke und Genehmigungen
