Summary
Ce protocole présente une méthode facile et peu coûteuse de formation de sphères de cellulose bactérienne (BC). Ce biomatériau peut fonctionner comme un milieu d’encapsulation pour les matériaux solides, y compris le biochar, les sphères polymères et les déchets miniers.
Abstract
Les sphères de cellulose bactérienne (BC) ont fait l’objet de recherches de plus en plus nombreuses depuis la popularisation de bc comme un nouveau matériau. Ce protocole présente une méthode abordable et simple pour la production de sphères BC. En plus de produire ces sphères, une méthode d’encapsulation pour les particules solides a également été identifiée. Pour produire des sphères BC, l’eau, le thé noir, le sucre, le vinaigre et la culture bactérienne sont combinés dans une fiole déconcertée et le contenu est agité. Après avoir déterminé les conditions de culture appropriées pour la formation de sphères BC, leur capacité à encapsuler des particules solides a été testée à l’aide de biochar, de billes de polymère et de déchets miniers. Les sphères ont été caractérisées à l’aide du logiciel ImageJ et de l’analyse gravimétrique thermique (TGA). Les résultats indiquent que des sphères de 7,5 mm de diamètre peuvent être réalisées en 7 jours. L’ajout de diverses particules augmente la taille moyenne des capsules bc. Les sphères encapsulaient 10 à 20% de leur masse sèche. Cette méthode montre la production et l’encapsulation de sphères à faible coût qui est possible avec des matériaux facilement accessibles. Les sphères bc peuvent être utilisées à l’avenir comme aide à l’élimination des contaminants, au revêtement d’engrais à libération contrôlée ou à l’amendement du sol.
Introduction
La cellulose bactérienne (BC) a été connue pour son utilisation potentielle dans l’industrie en raison de sa résistance mécanique, de sa pureté et de sa cristallinité élevées, de ses capacités de rétention d’eau et de sa structure complexe de fibres1,2,3,4. Ces caractéristiques font de la Colombie-Britannique un biomatériau favorable pour une variété d’applications, y compris les utilisations biomédicales, de transformation des aliments et d’assainissementde l’environnement 1. La formation d’un film BC peut être faite avec des cultures à organisme unique ou des cultures mixtes comme celles utilisées pour le kombucha5, une boisson à base de thé fermenté. Le brassage du kombucha repose sur une « culture symbiotique de bactéries et de levures », communément appelée SCOBY. En utilisant cette culture symbiotique d’organismes, une technique similaire est employée pour créer des sphères BC. Ce biomatériau peut être utilisé pour aider à isoler les contaminants environnementaux et à ancrer les amendements agricoles comme le biochar pour obtenir une production agricole plus efficace.
La littérature précédente a discuté comment les caractéristiques de BC produites dans des conditions agitées se comparent à BC produites dans une culture stationnaire. Une culture stationnaire donne un film qui se forme à l’interface liquide-air, tandis qu’une culture secouée entraîne des particules, des brins et des sphères BC variables en suspension dans le liquide6. De nombreuses études ont fait référence à l’affirmation selon laquelle la production commerciale de BC est plus réalisable dans les conditionsdynamiques 6,7,fournissant une justification de l’application de la méthode de cet article. De plus, diverses études sur la structure et les propriétés des sphères de la Colombie-Britannique ont été menées. Toyosaki et coll.6 ont comparé des fioles d’Erlenmeyer déconcertées et à paroi lisse dans leur production agitée en Colombie-Britannique. Une étude de Hu et Catchmark4 a déterminé les conditions pour les sphères bc qui ont été utilisées comme lignes directrices pour le processus actuel de production de sphère BC, et leurs résultats indiquent que la taille de la sphère ne continue pas à augmenter après 60 heures. Un examen de la production de la Colombie-Britannique par Mohammad et al.1 indique que la secousse de la culture de la Colombie-Britannique assure même l’approvisionnement et la distribution de l’oxygène, ce qui est nécessaire pour une croissance réussie en Colombie-Britannique. Holland et coll.8 ont étudié la cristallinité et la structure chimique de la Colombie-Britannique à l’aide de la diffraction des rayons X et de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. On suppose que les capsules de la Colombie-Britannique présenteront des caractéristiques similaires et que les recherches futures étudieront les propriétés structurelles. Des études ont également exploré les effets bénéfiques de l’utilisation de la Colombie-Britannique pour produire des biocomposites améliorés. En utilisant la résine époxy comme base, les chercheurs ont montré que l’ajout de BC améliore les caractéristiques des matériaux telles que la durée de vie en fatigue, la ténacité à la rupture et la résistance à la traction et à la flexion9,10. Comme le montrent les recherches passées et actuelles, bon nombre d’entre nous s’intéressent à la commercialisation de l’utilisation de la Colombie-Britannique.
De nombreux chercheurs ont étudié la cellulose bactérienne dans des systèmes à libération contrôlée, et la méthode décrite ici génère des capsules qui pourraient être utilisées comme systèmes à libération contrôlée. Une grande partie de cette recherche se concentre sur la libération contrôlée dans le domaine biomédical, ainsi que sur l’exploration dans l’administration d’engrais à libération contrôlée (CRF). Compte tenu du succès de la libération contrôlée d’amoxicilline11,de lidocaïne12et d’ibuprofène13par la Colombie-Britannique, la Colombie-Britannique peut présenter des caractéristiques d’administration similaires à celles d’autres substances, comme un engrais granulé. Un aperçu des FRC par Shaviv et Mikkelsen14 reconnaît que les FRC sont plus efficaces, économisent de la main-d’œuvre et causent généralement moins de dégradation de l’environnement que l’application d’engrais conventionnels. La cellulose bactérienne peut fonctionner comme matériau d’encapsulation favorable pour les FRC. Les engrais peuvent s’infiltrer hors des membranes de la Colombie-Britannique ou se décharger à mesure que la colombie-britannique se biodégrade15,16. La capacité de gonflement élevé de l’eau de la Colombie-Britannique peut également agir comme un amendement bénéfique du sol17,18,19 parce que les nutriments d’engrais et l’humidité peuvent se libérer dans le sol par l’application de sphères de la Colombie-Britannique. Avec ces caractéristiques, un CRF formé par encapsulation de sphère BC peut avoir un avantage sur d’autres matériaux de revêtement d’engrais qui pourraient avoir des effets négatifs pendant leurs étapes de production et d’élimination. L’adaptation de la Colombie-Britannique en revêtement d’engrais pourrait améliorer davantage les technologies CRF. En réduisant le taux de libération d’engrais, les cultures auront suffisamment de temps pour absorber l’engrais et prévenir le ruissellement excessif dans les plans d’eau, réduisant ainsi l’eutrophisation et les zones nonoxygènes. Des engrais similaires à libération lente ont été préparés et mis à l’essai à l’aide de revêtements polymères20.
Contrairement aux protocoles décrits dans les recherches précédentes, celui-ci se concentre sur la production de sphères uniformes et cohésives plutôt que sur un rendement élevé en cellulose. De plus, l’encapsulation BC d’autres solides a été étudiée avec des films de cellulose, mais pas avec des sphères21. En élargissant la recherche sur les sphères de cellulose bactérienne, d’autres mesures peuvent être prises pour produire de la BC commercialement, ce qui est bénéfique en raison des caractéristiques de sécurité environnementale de la Colombie-Britannique. Cette méthode de fabrication de sphères BC utilise des ingrédients culinaires peu coûteux et facilement disponibles. Après l’assemblage initial, les sphères BC commencent à se former dans les 2 jours sans interférence. La production de sphères BC grâce à cette stratégie nécessite peu d’espace et a un sous-produit comestible, le thé fermenté « kombucha ». Les techniques d’encapsulation mentionnées dans d’autres études comprennent les revêtements formés par la technique d’inversion de phase22,23,la formation de matrice24,le séchage par atomisation25,et l’encapsulation directe lors de la synthèse26. La méthode d’encapsulation directe décrite dans ce manuscrit est utile pour ceux qui désirent un processus facile et peu coûteux qui utilise des matériaux facilement disponibles.
Grâce à cette recherche, un protocole réussi pour la production et l’encapsulation de sphères bc a été créé. Les sphères bc peuvent encapsuler des particules solides de biochar, de résidus miniers et de microbilles de polystyrène dans leurs structures individuelles. Bien qu’il ne soit pas encore largement utilisé dans l’industrie, bc est un matériau pratique, durable et naturel qui pourrait être utilisé pour des applications futures.
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Protocol
1. Création et maintien de la culture de démarrage de cellulose bactérienne
- Obtenir une culture de démarrage de cellulose bactérienne, d’environ 50 g, sous la forme d’un SCOBY. Il peut être acheté commercialement (p. ex., auprès de Cultures for Health). Placez le SCOBY dans un bécher de 1 L, recouvert d’une serviette en papier.
- Faire bouillir 700 mL d’eau désionisée, la transférer dans un récipient distinct de celui contenant le SCOBY et ajouter 85 g de saccharose.
- Une fois le saccharose dissous, ajoutez 2 sachets de thé noir (4,87 g). Infuser le thé pendant 1 h, puis retirer soigneusement les sachets de thé à l’aide d’une tige de brassage.
- Ajouter 200 ml de vinaigre blanc distillé au thé. Laisser refroidir le mélange à 25 °C. Une fois refroidi, ajouter 700 mL de thé à température ambiante au bécher contenant le SCOBY.
ATTENTION: L’ajout du thé acide alors qu’il fait trop chaud peut nuire aux organismes dans le SCOBY. - Couvrez le bécher avec une serviette en papier et fixez-le avec un élastique, et placez le bécher dans une zone de stockage qui maintient une température de 25 °C. Ce navire est communément appelé culture de stock ou un hôtel.
- Pour garder le SCOBY en bonne santé, l’entretien est nécessaire environ 2 fois par mois.
- En utilisant des mains gantées pour retenir les tapis SCOBY, égouttez le liquide de l’hôtel dans un bécher séparé. Dans le récipient contenant le liquide, ajoutez suffisamment de thé acide pour un total de 700 ml de solution.
- Dissoudre 65 g de saccharose dans le récipient avec le thé acide. En attendant que le saccharose se dissolve, rincez soigneusement les tapis SCOBY dans de l’eau DI.
- Une fois le saccharose complètement dissous, le liquide peut être ajouté au bécher contenant les tapis SCOBY rincés. Couvrez le bécher et retournez-le dans la zone d’incubation.
2. Production de sphères de cellulose bactérienne
REMARQUE: Faites preuve de prudence lorsque vous travaillez avec de l’eau bouillante. Assurez-vous que la verrerie peut résister aux températures de l’eau bouillante, qu’elle est exempte de défauts et qu’elle est de la taille appropriée. Un schéma décrivant la production de sphères BC est donné à la figure 1.
- Faire bouillir 350 mL d’eau désionisée à l’aide d’une bouilloire à thé. Transférer l’eau chaude dans un bécher de 500 mL. Dissoudre 42,5 g de saccharose granulé dans l’eau chaude à l’aide d’une tige d’agitation.
- Lorsque le saccharose est complètement dissous, trempez 1 sac de thé noir (2,54 g) dans le ballon contenant le saccharose et de l’eau pendant 1 h. Après cela, retirez le sachet de thé avec une tige de brassage, en prenant soin d’éviter d’ouvrir le sachet de thé, puis jetez-le à la poubelle.
- Ajouter 100 mL de vinaigre blanc distillé au bécher, puis bien remuer le mélange. Transacer 80 mL du mélange de thé acide dans une fiole déconcertée de 250 mL. Laisser refroidir le mélange de thé à température ambiante, 20 - 25 °C.
REMARQUE: À ce stade, le mélange peut être laissé refroidir pendant la nuit ou jusqu’à ce qu’il soit préparé pour l’étape suivante. - Une fois que la température du liquide est à température ambiante (20 - 25 °C), ajouter 20 mL de liquide de culture de démarrage microbien dans la fiole déconcertée. Ce liquide peut être obtenu dans un hôtel SCOBY. Recouvrir le ballon de parafilm.
- Placer la fiole déconcertée sur une table de secousse orbitale et régler la vitesse à 125 rotations par minute (tr/min). Laisser le mélange secouer pendant 3 jours dans une pièce ou un incubateur à une température de 20 à 25 °C pour produire des sphères BC.
NOTA: Si des formes irrégulières se forment dans le contenu du ballon ou si des touffes de cellulose collent aux parois du ballon, elles doivent être enlevées pour éviter que d’autres masses BC irrégulières ne se forment. Utilisez une pince à épiler pour éliminer les masses BC indésirables, y compris les cordes minces, les anneaux, les formes tubulaires et d’autres formes clairement non sphériques. - Une fois les sphères formées, versez-les doucement du ballon et analysez, éliminez-les ou utilisez-les d’une manière qui n’est pas décrite dans le présent document.
3. Utilisation de sphères de cellulose bactérienne pour encapsuler des particules ou des contaminants
- Suivez les étapes 2.1 à 2.5 ci-dessus.
- Après avoir secoué pendant 3 jours, ajouter environ 0,01 g de particules finement broyées dans la fiole déconcertée. Les solides appropriés comprennent le biochar (260 ± 140 μm), les déchets miniers (350 ± 140 μm) et les microbilles de polystyrène (3 μm). Les données de ces documents sont présentées dans la section Résultats représentatifs. Veuillez consulter la table des matériaux ci-jointe pour plus de descriptions du biochar, des déchets miniers et des microbilles.
- Recouvrir à nouveau le ballon avec le parafilm et le replacer sur un agitateur orbital, en utilisant la même vitesse et la même température ambiante (20 - 25 °C) pendant 3 jours supplémentaires. Enlever les particules encapsulées par la Colombie-Britannique à des fins d’analyse, d’élimination ou d’autres utilisations.
Figure 1. Fabrication de sphères de cellulose bactérienne et encapsulation de particules solides. L’étape 1 consiste à combiner la culture de bouillon bactérienne avec du thé noir, du sucre et des milieux de vinaigre dans une fiole déconcertée. Les disques de la culture de stock représentent des tapis BC. Ensuite, le ballon déconcerté est placé sur une table de secousse orbitale pendant 3 jours. L’étape du milieu montre que des solides sont ajoutés au ballon une fois que les sphères BC se sont formées. Le ballon est agité pendant 3 jours de plus. Dans la dernière étape, les sphères BC ont continué à augmenter en taille et ont encapsulé les particules solides. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
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Representative Results
Les sphères BC ont le taux de croissance le plus rapide au cours des 48 premières h de culture (Figure 2). La figure 2 montre également comment les sphères ont tendance à atteindre une taille moyenne maximale, puis à rester constantes. Dans cette expérience, les sphères ont atteint un diamètre moyen de 7,5 ± 0,2 mm. Bien que les sphères de la Colombie-Britannique ne se détériorent jamais complètement au cours de la période de croissance de 10 jours, elles ont commencé à former des vrilles qui s’étendent sur le corps principal de la sphère vers le huitième jour. Cela peut être vu dans figure 2E, plus visiblement sur la grande sphère en haut à gauche.
L’application de la méthode d’encapsulation décrite dans le présent document donne en moyenne 57 ± 4 sphères de cellulose bactérienne d’un diamètre allant de 3 à 12 mm(figure 3). On peut également voir à la figure 3 que l’ajout de solides aux sphères BC n’a pas d’effet constant sur la taille ou la fréquence des sphères. La vitesse de secousse orbitale, la température ambiante et la formation de particules irrégulières semblent être les principaux facteurs qui affectent la forme, la taille et la fréquence des particules sphériques. La figure 4 montre comment une température ambiante trop élevée et une élimination incorrecte des masses irrégulières peuvent faire passer le BC d’une sphère intacte(figure 4B)à des particules étoilées(figure 4A)ou à des touffes filandreuses(figure 4C).
Pour déterminer la fraction de solides encapsulés dans les sphères de la Colombie-Britannique, une analyse gravimétrique thermique a été effectuée sur quatre échantillons différents de la Colombie-Britannique. Les quatre échantillons testés étaient bc, BC avec biochar, BC avec des microbilles de polystyrène, et BC avec des déchets miniers. La figure 5 montre comment les échantillons individuels se sont comportés lorsqu’ils ont été exposés à une température élevée dans l’azote gazeux. On peut voir à partir de la ligne pointillée représentant les sphères BC avec les déchets miniers que 18,7% de cet échantillon était des déchets miniers en poids, révélant une encapsulation réussie. La ligne pointillée montre que 14.5% de cet échantillon contenait biochar. Ces pourcentages ont été calculés en soustrayant le pourcentage de masse de la plaine bc du pourcentage de masse des échantillons avec des solides ajoutés. Comme bc et polystyrène se décomposent à des températures similaires, des courbes de masse dérivées ont été déconvoluées pour séparer la décomposition du polymère de celle de la cellulose(figure 6). Cette analyse montre que 13% de la perte de masse dans cet échantillon correspond à la dégradation thermique du polystyrène. Étant donné que la dégradation thermique du polystyrène pur entraîne une perte de masse d’environ 100%27,on estime que les 13% de la masse de l’échantillon correspondent à des billes de polystyrène encapsulées. La figure 7 montre que la solution de microbilles de polystyrène bleu a donné du bleu BC(figure 7D). Ces masses séchées de bc sont les échantillons qui ont été utilisés pour le TGA.
Figure 2. Croissance bactérienne de la cellulose. A) Diamètre des capsules de cellulose bactérienne au fil du temps; photographies de capsules de cellulose bactérienne à (B) 1 jour, (C) 3 jours, (D), 7 jours, et (E) 10 jours. La cellulose bactérienne a été cultivée à une vitesse de 20 à 25 °C dans une fiole d’Erlenmeyer déconcertée sur un agitateur orbital à 125 tr/min. Des images de sphères bactériennes de cellulose ont été prises avec un Gel Doc XR et l’analyse de taille a été effectuée utilisant ImageJ. Les données du panneau A sont représentées par une moyenne avec des barres d’erreur indiquant l’écart type (n ≥ 8). Les barres d’échelle représentent 10 mm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 3. Distribution de la taille des capsules à 7 jours. Avec (A) pas de solides ajoutés; (B) biochar; C)les microbilles plastiques; et(D)les déchets miniers solides. La cellulose bactérienne a été cultivée à des températures allant de 20 à 25 °C dans une fiole d’Erlenmeyer déconcertée sur un agitateur orbital à 145 tr/min. Les milieux de croissance contenaient de 0,0101 à 0,0114 % d’additifs. Des images de sphères bactériennes de cellulose ont été prises avec un Gel Doc XR et l’analyse de taille a été effectuée utilisant ImageJ. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 4. Résultats possibles d’expériences sous-optimales. (A) Particules éoilées de cellulose bactériennes formées à 30 °C et 140 tr/min; B)Orbe sphérique BC formé à 20 - 25 °C et 125 tr/min; et(C)globules BC formés à 20 - 25 ° C et 140 tr / min lorsque les formes irrégulières ne sont pas retirées du ballon à leur formation. Des images en noir et blanc ont été prises avec un Gel Doc XR et la photo couleur a été prise avec un Surface Pro. Toutes les images ont été analysées à l’aide d’ImageJ et toutes les barres d’échelle représentent 10 mm. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 5. Fraction de solides encapsulés. (A) Traces gravimétriques thermiques des capsules; avec (B) pas de solides ajoutés; (C) biochar; (D) les microbilles plastiques; et(E)les déchets miniers. Avant la TGA, les échantillons ont été séchés sur une serviette en papier pendant 3 jours pour éliminer l’excès d’eau. Des analyses gravimétriques thermiques ont été effectuées avec une rampe de chauffage de 4 °C/min à 800 °C dans l’azote gazeux. Des images de sphères de cellulose bactérienne ont été prises avec un Gel Doc XR. Les flèches rouges pointent vers des particules solides encapsulées. Les barres d’échelle représentent 10 mm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 6. Pourcentage massique d’encapsulation déterminé par comparaison des profils différentiels de TGA de(A)BC avec des microbilles de polystyrène et(B)plaine BC. Le profil TGA différentiel de la plaine BC peut être équipé de quatre courbes gaussiennes qui apparaissent dans des magnitudes presque identiques en Colombie-Britannique avec des perles de polystyrène. Cependant, un cinquième pic (représenté en rouge) centré autour de la température de décomposition du polystyrène apparaît également dans ce dernier. Ce pic a été attribué à la décomposition thermique associée aux billes de polystyrène. La surface en dessous, 13%, correspond à la perte de masse en pourcentage associée au polystyrène. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 7. Bc échantillons séchage sur une serviette en papier dans une boîte de Pétri couverte. (A) et (B) Cellulose bactérienne ordinaire; (C) BC avec biochar; (D) BC avec des microbilles plastiques; et(E)BC avec les déchets miniers. L’image a été prise avec un Surface Pro et analysée à l’aide d’ImageJ. La barre d’échelle représente 1 cm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
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Discussion
Ce protocole décrit les méthodes de production et d’encapsulation de sphère BC qui sont faciles à conduire et rentables. Grâce à divers ajustements apportés au protocole initial, un processus adéquat a été identifié. Des mesures cruciales doivent être prises pour garantir la viabilité des sphères. Tous les ingrédients impliqués dans la formation de bc jouent un rôle clé dans la santé et la durabilité des sphères. Le saccharose nourrit les organismes, le thé fournit de l’azote et le vinaigre abaisse le pH dans des conditions optimales pour prévenir les contaminants indésirables28. Une autre variable importante dans cette méthode est la température. Le thé doit être refroidi à température ambiante (environ 25 °C) avant d’ajouter une culture de démarrage microbienne. Si les organismes sont exposés à des températures élevées, la croissance de la sphère de la Colombie-Britannique peut être inhibée. La température de la pièce dans laquelle le ballon tremble affecte également la croissance de la sphère3,28,29. Les secousses à des températures ambiantes supérieures à 30 °C provoquent la forme de formes bc irrégulières(figure 4A). Dans le processus d’encapsulation, une étape clé consiste à permettre aux sphères BC de se former avant d’ajouter des particules solides. Cela est dû à l’observation que la présence de corps étrangers dans le ballon a inhibé la croissance de la Colombie-Britannique.
Différentes conditions de culture affectent le succès de la production de sphères BC, comme le montrent également Hu et Catchmark4. Bc formé mieux dans les flacons déconcertés sur une table de secousse orbitale. La présence de chicanes a accéléré le développement de la sphère par rapport aux fioles à paroi lisse6. L’agitation conventionnelle avec une barre magnétique empêchait la formation de sphères. De plus, des ratios différents de culture de démarrage microbienne et de mélange de thé ont influencé la génération et l’abondance de sphères. Initialement, 3 mL de culture de démarrage (2,10 pour cent de masse de solution) ont été ajoutés à 140 mL de milieux de thé. Après la poursuite des essais, la quantité de culture de démarrage microbienne a été augmentée tout en diminuant le volume des milieux de thé. Les quantités finales utilisées étaient 20 mL de culture de démarrage microbienne (20 % en masse ) et 80 mL de mélange de thé. Pour la vitesse de rotation, la formation de sphères BC n’a pas réussi lorsqu’elle a été secouée à des vitesses inférieures à 100 tr / min. Des vitesses de 125, 140 et 150 tr/ min produisent des sphères mais ont une variance dans la taille, le nombre et la forme de la sphère, comme indiqué précédemment6,29.
En tant que processus de formation BC, la culture agitée est préférable à la culture statique, comme indiqué précédemment2. Par rapport aux méthodes expliquées dans d’autres études, celle-ci est moins compliquée et nécessite moins de matériaux. D’autres ouvrages mentionnent la préparation d’une culture-stock de BC en fermentant d’abord un milieu statique ou agité puis en récoltant les cellulesBC pour l’inoculation dans la culture principale3,4,6,28,29,30. Certaines méthodes de récolte cellulaire comprennent une secousse vigoureuse puis filtration30,mélange puis filtration4,et centrifugation3,29. Les cellules BC incorporées dans ce processus de production sont toujours disponibles dans les récipients de culture de démarrage microbiens, de sorte que la récolte cellulaire n’est pas nécessaire. De plus, en apportant une autre méthode de formation de sphères bc à la littérature existante, l’utilisation commerciale bc est plus accessible. Ceci est bénéfique en raison des propriétés des matériaux respectueux de l’environnement de la Colombie-Britannique29,31.
Bien que la Colombie-Britannique soit un biomatériau intéressant et potentiellement précieux, son utilisation généralisée pose encore des défis, comme l’indiquent des études antérieures18,32. Dans cette méthode, il existe des incohérences avec la taille et la forme de la sphère BC. Des structures tubulaires et en forme de brin se forment parfois dans les milieux2,18,32. Bc colle également aux parois des flacons, formant des anneaux qui deviennent parfois suspendus dans le liquide, et doit être enlevé pour éviter d’autres irrégularités de se former. Bien que des sphères uniformes permettent une analyse scientifique cohérente, elles peuvent ne pas être nécessaires pour certaines utilisations industrielles. Un autre défi est le temps de culture, avec une durée minimale d’au moins 2 jours. Pour surmonter la période d’attente, les fabricants pourraient produire des sphères en lots échelonnés ou un réacteur à flux continu pour un approvisionnement régulier en sphères BC. Même compte tenu de ces défis, les sphères bc présentent une méthode intéressante pour la production durable de cellulose bactérienne et la capacité d’encapsuler divers matériaux dans la matrice BC.
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Disclosures
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Acknowledgments
Ce travail s’inscrit dans la continuité d’un projet du Montana Tech Research Assistant Mentorship Program d’Adolfo Martinez, Catherine Mulholland, Tyler Somerville et Laurel Bitterman. La recherche a été parrainée par la National Science Foundation dans le cadre de la subvention no. OIA-1757351 et le Laboratoire de recherche de l’Armée du Commandement du développement des capacités de combat (accord de coopération numéro W911NF-15-2-0020). Les opinions, constatations et conclusions, ou recommandations exprimées dans ce document sont celles des auteurs et ne reflètent pas nécessairement les points de vue de la National Science Foundation ou du Army Research Lab. Nous tenons également à remercier Amy Kuenzi, Lee Richards, Katelyn Alley, Chris Gammons, Max Wohlgenant et Kris Bosch pour leurs contributions.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 100 mL graduated cylinder | |||
| 1000 mL beaker | |||
| 25 mL graduated cylinder | |||
| 250 mL Erlenmeyer baffled flask | Chemglass | CLS-2040-02 | |
| 500 mL beaker | |||
| Balance | |||
| Biochar | Ponderosa pine heat treated under argon gas, heated at 15 °C per minute to 800 °C | ||
| Black tea | |||
| Deionized water | |||
| Distilled white vinegar | |||
| Elastic band | |||
| Microbial starter culture | Cultures for Health | ||
| Mine waste | Collected from Butte, MT: 46.001978,-112.582465. Mine waste contains soil and metals originating from past copper mining. Mn, Si, Ca, Al, and Fe were the five most prevalent elements measured in the mine waste through x-ray diffraction. | ||
| Mortar and pestle | |||
| Orbital shaker | Used various brands | ||
| Paper towel | |||
| Polystyrene microbeads | Polybead | 17138 | 3 micron diameter |
| Stir rod | |||
| Sucrose | |||
| Tea kettle | |||
| TGA | TA Instruments | TA Q500 | 400 °C/min to 800 °C, 100 mL/min N2 |
| Thermometer | |||
| XRF Analyzer | ThermoFisher Scientific | 10131166 |
References
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