Name: Synthese von Natrium-Wolframat und Natrium Molybdat Mikrokapseln über bakterielle mineralischen Ausscheidung (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-30T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 53 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung von Natrium-Wolframat-Mikrokapseln durch bakterielle Mineralausscheidung mit gramnegativen Bakterien. Diese umweltfreundliche Methode ermöglicht die Massenproduktion hohler Kugelstrukturen für Bionanotechnologie-Anwendungen.

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Diese Arbeit wird unterstützt vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie, Taiwan, Republik China, die unter Nummer am 105-2221-E-011-008 gewähren, und auch von Advanced-Connectek Inc., Taipei, Taiwan, ROC unter Vertrag und die Nummer RD Ref Nr. 6749 Abt. Ref Nr. 011 durch die Abgestufte Institut von Electro-Optical Engineering, National Taiwan University of Science und Technologie.

Achtung: Latex-Handschuhe, schützende Brillen und einen Laborkittel für die Durchführung des Experiments. Wenn das Biosafety-Kabinett zu benutzen, schalten Sie den Schaltschrank Lüfter und halten Sie die Schranktür halb geschlossen.
1. Vorbereitung von Glasperlen
<ol><li>100 Glasperlen mit 3 mm Durchmesser in einer Flasche 100 mL Labor, und dann cap sie fest.</li>
	<li>Autoklaven der Inhalt bei 120 ° C für 10 Minuten.</li>
	<li>Lassen Sie die Flasche, um auf Raumtemperatur abkühlen, dann legen Sie sie in die Biosicherheit Kabinett.</li>
</ol>2. Vorbereitung des Lysogeny Brühe (LB)
<ol><li>8 g Pulver LB-Lennox Brühe in einen 500-mL-Labor-Flasche mit 400 mL Wasser auflösen.</li>
	<li>Rühren Sie den Inhalt mit einer PTFE magnetischen Rührstab für 20 min und dann Kappe es fest.</li>
	<li>Autoklaven der Inhalt bei 120 ° C für 10 Minuten.</li>
	<li>Lassen Sie die Lösung auf Raumtemperatur abkühlen und legen Sie sie in die Biosicherheit Kabinett.</li>
	<li>Mit Hilfe einer Pipette, aliquoten die Brühe in acht 15-mL-Zentrifuge Röhren in der Biosicherheit Kabinett (12,5 mL).</li>
	<li>Aliquoten die restliche Brühe in drei 100 mL Laborflaschen im Kabinett der Biosicherheit (100 mL). Verschließen Sie die drei Flaschen fest. Bewahren sie die Biosicherheit Kabinett.</li>
</ol>3. Kultur Shewanella Algen
<ol><li>Verwenden Sie die tiefgefrorene kryokonservierte Belastung.</li>
	<li>Herausgreifen Sie in der Biosicherheit Kabinett 1 mL des gefrorenen Materials aus dem gefrorenen Rohr mit einem Spatel aus rostfreiem Stahl, und legen Sie sie in ein Zentrifugenröhrchen in Schritt 3.5 vorbereitet.</li>
	<li>Inkubieren Sie die Kulturen für 24 h in einem Inkubator 37 ° C.</li>
</ol>4. Vorbereitung der LB-Lennox (Brühe mit Agar) Petrischalen
<ol><li>Zwei Tabletten von LB-Lennox (Brühe mit Agar) in ein Labor 100-mL-Flasche mit 100 mL Wasser auflösen.</li>
	<li>Rühren Sie den Inhalt mit einer PTFE magnetischen Rührstab für 20 min und dann Kappe es fest.</li>
	<li>Autoklaven der Inhalt bei 120 ° C für 10 Minuten.</li>
	<li>In der Biosicherheit Kabinett Aliquote von Hand 100 mL Lösung in 4 Petrischalen, jede Gewährleistung erhalten ~ 25 mL. Lassen Sie die Lösung auf Raumtemperatur abkühlen lassen.</li>
</ol>5. Vorbereitung des monoklonalen Bakterien
<ol><li>Beschriften Sie in der Biosicherheit Kabinett die drei Flaschen im Schritt 2.6, #1, #2 und #3, bzw. vorbereitet.</li>
	<li>Die resultierende Bakteriensuspension in Schritt 3.3 in #1 Flasche 0,1 mL Pipette. Verschließen Sie die Flasche und schwingen Sie es eigenhändig für 1 min um eine homogene Lösung zu erhalten.</li>
	<li>Die daraus resultierende bakterielle Flüssigkeit im Schritt 5.2 in Flasche #2 0,1 mL Pipette. Verschließen Sie die Flasche und schwingen Sie es eigenhändig für 1 min um eine homogene Lösung zu erhalten.</li>
	<li>Pipette 0,1 mL der resultierenden bakterielle Flüssigkeit im Schritt 5.3 in Flasche #3. Verschließen Sie die Flasche und schütteln Sie sie von hand für 1 min um eine homogene Lösung zu erhalten.</li>
	<li>Die Flüssigkeit in der Flasche #3 in den 4 Petrischalen vorbereitet in Schritt 4.4, mit einem Volumen von 0,02 mL Pipette.</li>
	<li>Setzen Sie die Glasperlen in Schritt 1.3 in den 4 Petrischalen verwendet, 4 Perlen in jedes Gericht zubereitet.</li>
	<li>Schließen Sie die Abdeckungen der Petrischalen und schütteln Sie sie von hand für 1 min.</li>
	<li>Die Petrischalen umdrehen und in einem Inkubator 37 ° C für 24 h inkubieren.</li>
</ol>6. Multiplikation von monoklonalen Bakterien
<ol><li>7 Rohre in Schritt 2.5 vorbereitet zu holen.</li>
	<li>Wählen Sie die resultierenden monoklonalen Bakterien aus den 4 Petrischalen vorbereitet in Schritt 5.8 mit einem Edelstahl-Spatel, und steckte sie in 7 Röhren getrennt.</li>
	<li>Verlassen Sie die 7 Rohre in einem Inkubator 37 ° C für 24 h.</li>
	<li>Wählen Sie diejenige mit der größten Lichtstreuung mit der visuellen farbmetrischen Methode.</li>
</ol>7. Vorbereitung der LB-Lennox Brühe mit Traubenzucker und Salz
<ol><li>Eine Flasche von 500 mL Labor LB-Lennox Brühe 10 g, 10 g NaCl und 10 g Glukose umgesetzt. Fügen Sie Wasser hinzu, bis das Volumen 450 mL erreicht.</li>
	<li>Rühren Sie den Inhalt mit einer PTFE magnetischen Rührstab für 20 min.</li>
	<li>Autoklaven der Inhalt bei 120 ° C für 10 Minuten.</li>
</ol>8. Vorbereitung der Natrium-Wolframat
<ol><li>Setzen Sie 16,5 g Natrium Wolframat Na2WO4.2h2O in eine Flasche 100 mL Labor mit einem Spatel aus rostfreiem Stahl. Fügen Sie Wasser hinzu, bis das Volumen 50 mL erreicht.</li>
	<li>Rühren Sie den Inhalt mit einer PTFE magnetischen Rührstab für 20 min.</li>
	<li>Autoklaven der Inhalt bei 120 ° C für 10 Minuten.</li>
	<li>Erhalten Sie in der Biosicherheit Kabinett Filtrat über einen Vakuum Glasfaser-Filter mit Poren von 1 µm.</li>
</ol>9. Vorbereitung der LB mit Glukose, Salz und Natrium Wolframat
<ol><li>Gießen Sie in der Biosicherheit Kabinett das Filtrat erlangte Schritt 8,4 von hand in die Lösung mit Traubenzucker und Salz im Schritt 7.3 vorbereitet.</li>
	<li>Im Kabinett Biosicherheit, aliquoten mit einer Pipette die 500 mL resultierende Lösung im Schritt 9.1 in 10 x 50 mL Zentrifuge Röhren.</li>
</ol>10. die Kultur von Bakterien
<ol><li>Holen Sie in der Biosicherheit Kabinett die Flüssigkeit vorbereitet im Schritt 6,4 und aliquoten es mit einer Pipette in die 10 Reagenzgläser im Schritt 9.2, mit jeder empfangen von 0,05 mL Tube vorbereitet.</li>
	<li>Inkubieren Sie die 10 Röhren in einem 37 ° C Inkubator für 120 h.</li>
</ol>11. die Ernte der BME Mineralien
<ol><li>Ultrasonicate jedes der 10 Rohre im Schritt 9.2 bei 20 KHz mit 150 W für 1 h.</li>
	<li>Zentrifugieren Sie Schläuche am 2.025 x g für 1 h.</li>
	<li>Die klare Flüssigkeit in den Rohren mit einer Pipette entfernen, Wasser hinzufügen und dann wiederholen Sie die Schritte 11.1 und 11.2 noch einmal.</li>
	<li>Die klare Flüssigkeit in den Rohren mit einer Pipette zu entfernen, fügen Sie Alkohol und dann ultrasonicate sie bei 20 KHz mit 150 W für 1 h.</li>
	<li>Zentrifugieren Sie Schläuche am 2.025 x g für 1 h.</li>
	<li>Wiederholen Sie die Schritte 11.4 und 11.5 noch einmal</li>
	<li>Ernte BME Mineralien durch die klare Flüssigkeit in den Rohren mit einer Pipette entfernen; danach sofort Kappe die Rohre ohne jede Trocknungsprozess.</li>
</ol>12. oszillierende Temperatur mit Pandoraea SP. und Molybdat
<ol><li>Kultur Pandoraea SP. auf die gleiche Weise wie in den Schritten 2, 3, 4, 5 und 6 für Shewanella Algen. Das Ergebnis dieses Schrittes entspricht derjenigen Schritt 6.4.</li>
	<li>LB-Bouillon mit Traubenzucker und Salz auf die gleiche Weise wie in den Schritten 7, 8 und 9, zu machen, außer dass die 16,5 g Natrium Wolframat in Schritt 7.1 mit 12 g Natrium Molybdat, Na2MoO4 · ersetzt wird 2H2O. Das Ergebnis dieses Schrittes entspricht derjenigen Schritt 9.2.</li>
	<li>In der Biosicherheit Kabinett Fetch bereitete die Flüssigkeit im Schritt 12.1 und aliquoten es mit einer Pipette in die 10 Röhren in 12.2, mit jedem Schritt vorbereitet empfangenden 0,05 mL tube.</li>
	<li>Inkubieren Sie 10 Röhren im Schritt 12.3 unter oszillierende Temperaturen für 120 h in ein gegenseitiges Bad, oszillierende mit jeder Temperatur 12 h lang die Temperatur zwischen 25 ° C und 37 ° C, 5 Mal schütteln.</li>
</ol>

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</ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Bezüglich der selbst-Konsistenz der Versuchsergebnisse sind die Vorbereitung und die Vermehrung von monoklonalen Bakterien entscheidend. Dieses Experiment, anders als die Vorlage Synthese Experimente15,16, beschäftigt bioaktive Gram-negativen Bakterien. Um eine einzelne Wand zu erhalten, wählten wir prokaryotische Bakterien statt eukaryotischen Bakterien wie Hefe15. Um eine Kugelform mit einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 1:1, statt ein größeres Verhältnis von Länge zu Durchmesser16zu erreichen, gefüttert, wir Bakterien mit einer viel höheren Konzentration von Oxyanions um in eine Kugelform schrumpfen manipulieren Mikrokapseln machen eine einzelne, Runde und dünne Wand (< 30 nm).
Da der BME stützt sich hauptsächlich auf Anpassung der Konzentration der Oxyanions, den Stoffwechsel der Bakterien zu kontrollieren, verfügt es über zwei Einschränkungen. Erstens ist die Konzentration der Oxyanions durch die Löslichkeit begrenzt, obwohl die Konzentration so hoch wie möglich sein sollte. Zweitens die meisten bakteriellen Stoffwechsel stoppt bei einer Temperatur über 45 ° C oder unter 5 ° C, bzw. der oberen und unteren Grenzen unseres Experiments.
Trotz dieser zwei Einschränkungen hat der BME großes Potenzial für die Herstellung von Metall-Oxid-Materialien von praktischem Interesse. Um diese Behauptung zu untermauern, werden wir versuchen, diese Methode um Zirkon Mikrokapseln und Eisen Mikrokapseln machen — das ehemalige sein ein guter Kandidat, Material für künstliche Knochen, und die letzteren für Drug-Delivery.

Metall-Oxid-Nanopartikel sind für Drug Delivery1, Bau künstlicher Knochen2, heterogene Katalyse3, Feldemission4,5, Solarzellen6, Gas-Sensoren7, ausgebeutet und Lithium Batterien8. Für praktische Anwendungen die mechanische Festigkeit von Nanokristallen und ihre Mikrostruktur sind entscheidend. Hohlen Schalenstrukturen ist unter die Mikrostrukturen lässt sich leicht, mechanisch robusten Materialien9erstellen. Unter hohlen Schalenstrukturen ist eine Kugelform bekannt, mehr als ein Ellipsoid Form steif sein; Letzteres hat eine größeren Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis als die ehemaligen10,11. Diese Arbeit beschreibt ein Protokoll für die Synthese von sphärischer Mikrokapseln über Bakterien mit eine ungiftige Methode unter einer ambient-Bedingung mit der alternative Methoden kontrastiert, einschließlich der Vorlage Synthese Methode12, Ultraschall-Spray-gestützte Synthese Methode13 und hydrothermale Verfahren14. Einige der alternativen Methoden erfordern Vorlagen12, einige einer Temperatur so hoch wie 500 ° C13, und einige ein hohen Druck14. Für die resultierende Struktur die Vorlage-Synthese-Methode unter Verwendung der Hefe-Vorlage bringt eine Kern-Schale-Struktur15, anstatt mit einer einzelnen Wand und derjenige unter Verwendung der E. Coli-Vorlage produziert eine Struktur mit Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 1.7:0.8, und ist nicht kugelförmig. 16.
In dieser Arbeit haben wir Metall-Oxid-Mikrokapseln mit einer einzelnen Wand und der Kugelform unter eine Umgebungsbedingung gemacht, durch die Ausnutzung von bakteriellen Stoffwechsel. In bakterielle Glykolyse, ein chemischer Prozess, der Kohlenstoffquellen wie Glukose und Laktose verstoffwechselt Kohlenstoffquellen gelten die Herkunft des reduzierenden darin erzeugten Stroms. Wir manipuliert bakteriellen Stoffwechsel durch Anpassung der Konzentration von Kohlenstoffquellen gewünschte Ziele zu erreichen. Diese Methode ist umweltfreundlich, ungiftig Agenten und verbrauchen viel weniger Strom. Zu guter Letzt ermöglicht diese Methode die Massenproduktion von Mikrokapseln einfach durch Erhöhung des Volumens der Brühe.
Vor der Methode wurden ein weiteres zwei Methoden, die Verwendung von bakteriellen Stoffwechsel um Mineralien machen: biologisch induzierte Mineralisierung (BIM)17 und biologisch kontrollierten Mineralisierung (BCM)18. BIM weder BCM kann verwendet werden, für die Herstellung von Natrium Wolframat und Molybdat Wolframat Mikrokapseln wie unser Prozess, der als die bakterielle mineralischen Ausscheidung (BME)19bezeichnet wird. In diesem Experiment kann die Form von Mikrokapseln kontrolliert werden, um ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 10:1 bis 1:1 haben, und die Größe der Nanopartikel Körner, bilden die Schalen ist einstellbar von 15 nm bis 110 nm.

<table><tbody><tr><td>LB(Lennox)Brühe mit Agar-Tabletten</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L7075</td><td>1 Tablette für 50 mL Brühe mit Agar</td></tr><tr><td>LB (Lennox) Brühe</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L3022-1KG</td><td>LB (Lennox) Pulver 1 kg</td></tr><tr><td>Dextrose wasserfrei</td><td>Nihon Shiyaku Reagenz</td><td>PL 78695</td><td>Glukose</td></tr><tr><td>Natriumwolframat</td><td>Nihon Shiyaku Reagenz</td><td>PL 76050</td><td>Na2WO4 &middot; 2H2O</td></tr><tr><td>Natriummolybdat</td><td>Nihon Shiyaku Reagenz</td><td>PL103564</td><td>Na2MoO4 & Middot; 2H2O</td></tr><tr><td>Natriumchlorid</td><td>Nihon Shiyaku Reagenz</td><td>PL 68131</td><td>NaCl</td></tr><tr><td>Ethanol 99,5%</td><td>Acros organische Stoffe</td><td>AC615090040</td><td>CH3CH2OH</td></tr><tr><td>Wasser</td><td>Hergestellt in unserer Universität</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Autoklav</td><td>Tomin Medical Equipmenco, Ltd., Taipei City, Taiwan, ROC</td><td>TM-329</td><td>Hitze auf 120 & Grad; C für 10 min</td></tr><tr><td>Zentrifuge</td><td>Digit System Laboratory System, New Taipei City, Taiwan, ROC</td><td>DSC302SD</td><td>Zentrifuge bei 2025 x</td></tr> <tr><td>g-80 &deg; C Kühlschrank</td><td>Panasonic</td><td>MDF-U3386S</td><td>Zum Tiefkühlen Kryokonservierung verwenden</td></tr><tr><td>Ultraschall-Homogenisator Ultraschall-Homogenisator Ultraschall-Prozessor Zelldisruptor</td><td>Lenox</td><td>UPS-150</td><td>Frequenz 20 KHz Leistung 150 W</td></tr><tr><td>Inkubator</td><td>Kundenspezifische</td><td></td><td>kundenspezifische Hitze auf 40 & Grad; C oder kühl auf 18 & Grad; C mit Zeit cotrol</td></tr><tr><td>Reziproke Schüttelbäder</td><td>Kingtech Scientific Co., Ltd</td><td>WBS-L</td><td></td></tr><tr><td>Digital Rührplatte</td><td>Corning</td> <td># 6797-620D</td><td>Verwendung mit PTFE magnetischem Rührstab</td></tr><tr><td>Biosicherheitswerkbank</td><td>Zong Yen Co., LTD</td><td>ZYBH-420</td><td>Alle bakterienbezogenen Prozesse werden hier durchgeführt</td></tr><tr><td>Rasterelektronenmikroskop</td><td>JEOL</td><td>JSM-6500F</td><td>REM Bilder</td></tr><tr><td>50 mL Zentrifubräuröhrchen</td><td>Falcon</td><td>14-432-22</td><td></td></tr><tr><td>15 mL Zentrifubräuröhrchen</td><td>Falcon</td><td>14-959-53A</td><td></td></tr><tr><td>Laborflasche 100 mL</td><td>Duran</td><td>21 801 24 5</td><td></td></tr><tr><td>Laborflasche 500 mL</td><td>Duran</td><td>21 801 44 5</td><td></td></tr><tr><td>Edelstahlspatel</td><td>Chemglass</td><td>CG-1981-10</td><td></td></tr><tr><td>PTFE Einweg-Rührstäbchen</td><td>Fisher</td><td>S68066</td><td></td></tr><tr><td>Petrischalen aus Kunststoff</td><td>Fischer</td><td>S33580A Shewanella-Algen</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Mit freundlicher Genehmigung des Autors #3</td> Mit <td>freundlicher Genehmigung des Autors #3</td><td></td></tr><tr><td>Pandoraea sp.</td><td>Mit freundlicher Genehmigung des Autors #3</td><td>Mit freundlicher Genehmigung des Autors #3</td><td></td></tr></tbody></table>

synthese von natrium-wolframat und natrium molybdat mikrokapseln über bakterielle mineralischen ausscheidung

Synthesizing Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Microcapsules via Bacterial Mineral Excretion

Präsentieren wir Ihnen eine Methode, die bakterielle mineralischen Ausscheidung (BME), zur Synthese von zwei Arten von Mikrokapseln, Natrium Wolframat und Natrium Molybdat und zwei Metalloxide entsprechende Nanopartikel – das ehemalige sein so klein wie 22 nm und die letzteren 15 nm. Wir fütterten zwei Bakterienstämme, Shewanella Algen und Pandoraea SP., mit verschiedenen Konzentrationen von Wolframat oder Molybdat-Ionen. Die Konzentrationen von Wolframat und Molybdat wurden angepasst, um Mikrokapseln von unterschiedlicher Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis machen. Wir fanden, dass je höheren den Konzentration, desto kleiner wurden die Nanopartikel. Die Nanopartikel kam mit drei Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis: 10:1, 3:1 und 1:1, die durch die Fütterung der Bakterien bzw. mit einer niedrigen Konzentration, eine mittlere Konzentration und eine hohe Konzentration erreicht wurden. Die Bilder der hohlen Mikrokapseln wurden per scanning Electron Mikrosphären (SEM). Ihre Kristallstrukturen wurden verifiziert durch Röntgendiffraktometrie (XRD) — die Kristallstruktur von Molybdat Mikrokapseln ist Na2MoO4 und das Wolframat Mikrokapseln sind Na2WO4 mit Na2W2O7. Alle diese Synthesen wurden unter einer in der Nähe von Umgebungsbedingungen durchgeführt.

Abbildung 1 zeigt echte sphärische Mikrokapseln. Sowohl die beiden Stämme des Bakteriums Shewanella Algen und Pandoraea sp., ursprünglich haben eine Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 3:1. Für die Erreichung der Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 1:1, eine hohe Konzentration (&gt; 100 mM) Metall Oxyanions erforderlich ist. Eine niedrige Konzentration (&lt; 5 mM) des Oxyanions führt in einer Länge, Durchmesser-Verhältnis von 10:1, als, dass in Abbildung 2, die vor dem Zustrom von Oxyanions, blockieren die binäre Spaltung von Bakterien führen kann. Zu guter Letzt wird zur Erreichung einer Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 3:1, wie die in Abbildung 3, eine mittlere Konzentration (~ 20 mM) von Oxyanions benötigt. Die Bildung von Kugelschalen, mit einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 1:1, kann durch bakterielle Antriebe herbeigeführt werden, aus denen sich ihre Fläche um die Einnahme von Oxyanions zu balancieren, während Oxyanions durch die Zellmembran diffundieren zu schrumpfen. Die drei Zahlen zeigen zusammen, dass die Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 10:1 bis 1:1 abgestimmt werden kann einfach durch Anpassung der Konzentration der Oxyanions.
Abbildung 4 und Abbildung 5 zeigen die Nanopartikel Körner Natrium Molybdat in verschiedenen Größen: kleiner als 15 nm und die größeren ein 110 nm. Beachten Sie, dass in Abbildung 5, auf die nicht-shattered Schalen, Partikel von 110 nm kann verkettet werden miteinander, poröse Schalen bilden. Größeren wurde durch die Temperatur der Kultivierung Brühe 5 Mal zwischen 25 ° C und 37 ° C, bei jeder Temperatur 12 h lang oszillierende gewonnen. Während die Temperatur-Oszillation, Körner in verschiedenen Größen können nicht nur produziert, sondern auch pflegen die Mikro-kugelförmige Struktur, das heißt, wir machen Mikrokapseln mit verschiedenen Korngrößen von 15 nm bis 110 nm, nur durch die Brühe Temperaturregelung .
Abbildung 6 zeigt die gebrochene Wand mit größeren Körnern bleiben neben der Öffnung der Mauer. Die Wandstärke beträgt etwa 22 nm und das größere Korn ist etwa 40-60 nm. Der Unterschied in der Größe kann aus verschiedenen metabolischen Prozessen führen, die noch nicht identifiziert sind.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig1.jpg"> Abbildung 1: der REM-Aufnahme der hohle Kugelschalen mit einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 1:1. Diese Struktur wurde Natrium-Wolframat durch Shewanella Algen mit Glukose als die Kohlenstoffquelle ausgeschieden. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von ECS J. Solid State Sci und techn., 6 Abs. 3, N3113 (2017). Copyright 2017, die elektrochemische Gesellschaft. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig2.jpg"> Abbildung 2: der REM-Aufnahme der hohlen lange Filament Schalen mit einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 10:1. Diese Struktur wurde Natrium Molybdat durch Pandoraea SP. mit Glukose als die Kohlenstoffquelle ausgeschieden. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von ECS J. Solid State Sci und techn., 6 Abs. 3, N3113 (2017). Copyright 2017, die elektrochemische Gesellschaft. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig3.jpg"> Abbildung 3: der REM-Aufnahme der kaputte hohlen stabförmigen Muscheln mit einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 3:1. Diese Struktur wurde Natrium-Wolframat durch Shewanella Algen mit Glukose als die Kohlenstoffquelle ausgeschieden. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von ECS J. Solid State Sci und techn., 6 Abs. 3, N3113 (2017). Copyright 2017, die elektrochemische Gesellschaft. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig4.jpg"> Abbildung 4: der REM-Aufnahme von zerschmetterten Natrium Molybdat Muscheln mit einer Korngröße der Partikel von 15 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig5.jpg"> Abbildung 5: The SEM Bild des zerstörten und nicht zerschlagen Natrium Molybdat Schalen mit einer Korngröße der Partikel von 110 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig6.jpg"> Abbildung 6: der REM-Aufnahme der kaputte hohle Muscheln mit einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von 1:1. Diese Struktur wurde Natrium-Wolframat durch Shewanella Algen mit Glukose als die Kohlenstoffquelle ausgeschieden. Granulat mit einer Größe über 40-60 nm hängen außerhalb der Schale direkt neben an ein großes Loch, während die Shell selbst besteht aus Granulat mit einer Größe von ca. 22 nm. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von ECS J. Solid State Sci und techn., 6 Abs. 3, N3113 (2017). Copyright 2017, die elektrochemische Gesellschaft. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

Dieses Werk stellt ein Protokoll zur Herstellung Natrium Wolframat und Natrium-Molybdat-Mikrokapseln über Bakterien und ihre entsprechenden Nanopartikel.

Synthese von Natrium-Wolframat und Natrium Molybdat Mikrokapseln über bakterielle mineralischen Ausscheidung

We present a method, the bacterial mineral excretion (BME), for synthesizing two kinds of microcapsules, sodium tungstate and sodium molybdate, and the ...

Das übergeordnete Ziel dieses Experiments ist es, neue Verfahren zur Herstellung hohler sphärischer Strukturen aus oxidischen Materialien mit Hilfe gramnegativer Bakterien zu demonstrieren. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der Bionanomaterialien zu beantworten, indem sie zeigt, wie Mikrokapseln aus nanogranialem Metalloxidmaterial mit Hilfe von Bakterien gebildet werden können. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie umweltfreundlich ist und das Potenzial zur Massenproduktion hat.Wiegen Sie acht Gramm LB Lennox Bouillon Pulver ab und geben Sie es in eine 500 Milliliter Laborflasche mit 400 Millilitern Wasser. Fügen Sie dann einen magnetischen Teflon-Rührstab hinzu und rühren Sie den Inhalt 20 Minuten lang. Die Brühe fest verschließen und den Inhalt 10 Minuten bei 120 Grad Celsius autoklavieren.Lassen Sie die Lösung auf Raumtemperatur abkühlen und aliquotieren Sie dann mit einer Pipette 12,5 Milliliter der Brühe in acht 15-Milliliter-Zentrifugenröhrchen. Aliquotieren Sie die restliche Brühe in drei 100-Milliliter-Laborflaschen, verschließen Sie die drei Flaschen fest und bewahren Sie sie in der Biosicherheitswerkbank auf. Holen Sie sich als Nächstes einen kryokonservierten Vorrat an Shewanella-Algen aus dem Lager.Verwenden Sie dann in der Biosicherheitswerkbank einen Spatel aus Edelstahl, um einen Milliliter des gefrorenen Materials aus dem Aufbewahrungsröhrchen zu entfernen und in eines der 12,5-Milliliter-Aliquots zu geben, die LB Lennox-Brühe enthalten. Geben Sie die Probe in einen 37 Grad Celsius heißen Inkubator und inkubieren Sie die Kultur 24 Stunden lang. Bereiten Sie als nächstes die Agarplatten vor.Lösen Sie zwei Tabletten LB Lennox Bouillon mit Agar in einer 100 Milliliter Flasche mit 100 Millilitern Wasser auf. Rühren Sie den Inhalt 20 Minuten lang mit einem Rührstab um und verschließen Sie ihn dann fest. Nach dem Autoklavieren aliquotieren Sie 20 Milliliter in jede der vier Petrischale.Lassen Sie die Lösung in der Haube auf Raumtemperatur abkühlen. Und dann die Teller abdecken. Beschriften Sie die drei Flaschen, die mit 100 Millilitern LB Lennox Bouillon vorbereitet sind, mit den Nummern eins, zwei und drei.Pipettieren Sie 0,1 Milliliter der resultierenden Bakterienkultur in die erste Flasche. Verschließen Sie die Flasche und schwenken Sie sie eine Minute lang mit der Hand, um eine homogene Lösung zu erhalten. Pipettieren Sie anschließend 0,1 Milliliter von Flasche Nummer eins in Flasche Nummer zwei.Verschließen Sie die Flasche wieder und schwingen Sie sie eine Minute lang mit der Hand. Führen Sie die letzte Verdünnung durch, indem Sie 0,1 Milliliter aus der Flasche Nummer zwei in die Flasche Nummer drei pipettieren. Verschließen Sie die Flasche und schütteln Sie sie eine Minute lang mit der Hand.Und dann pipettieren Sie 20 Mikroliter der Lösung auf jede der vier Petrischale. Legen Sie dann vier autoklavierte Glasperlen mit einem Durchmesser von drei Millimetern in jede der Petrischale. Schließen Sie die Deckel der Petrischalen und schütteln Sie sie eine Minute lang mit der Hand.Wenn Sie fertig sind, drehen Sie die Petrischalen auf den Kopf und inkubieren Sie die Platten 24 Stunden lang in einem 37 Grad Celsius heißen Inkubator. Wählen Sie mit einem Edelstahlspatel die resultierenden monoklonalen Bakterien aus den vier Petrischalen aus und geben Sie sie in die restlichen sieben Röhrchen mit 12,5 Millilitern LB Lennox Brühe. Lassen Sie die Röhrchen 24 Stunden lang im 37 Grad Celsius heißen Inkubator und wählen Sie dann mit der visuellen kolorimetrischen Methode die Röhre mit der größten Lichtstreuung aus.Geben Sie 10 Gramm LB Lennox Brühe, 10 Gramm Natriumchlorid und 10 Gramm Glukose in eine 500 Milliliter Laborflasche. Fügen Sie dann Wasser hinzu, bis das Volumen 450 Milliliter erreicht. Fügen Sie einen Teflon-Rührstab hinzu und rühren Sie 20 Minuten lang.Nach dem Mischen qutoclavieren Sie diese Lösung 10 Minuten lang bei 120 Grad Celsius. Messen Sie anschließend 16,5 Gramm Natriumwolframat-Dihydrat ab und geben Sie es in eine 100-Milliliter-Flasche. Fügen Sie Wasser hinzu, bis das Volumen 50 Milliliter erreicht.Fügen Sie einen Teflon-Rührstab hinzu und rühren Sie die Lösung 20 Minuten lang. Die Konzentration des Natriumwolframat-Lösungsmittels soll hoch sein, um die kugelförmige Form einer Mikrokapsel zu gewährleisten, aber nicht zu hoch, um die Bakterien abzutöten. Nach dem Autoklavieren filtrieren Sie die Lösung durch einen Glasfaserfilter mit Poren von einem Mikrometer, um das Filtrat zu erhalten.Gießen Sie das Filtrat von Hand in die 450 Milliliter Flasche mit LB Lennox Brühe, die Glukose und Salz enthält. Dann aliquotieren Sie die resultierende Lösung in 10-, 50-Milliliter-Zentrifugenröhrchen. Die Kultur, die die monoklonalen Bakterien enthält, wird entnommen und 50 Mikroliter davon in jedes der 10 50-Milliliter-Zentrifugenröhrchen gegeben, die das Natriumwolframatmedium enthalten.Inkubieren Sie die 10 Röhrchen in einem 37 Grad Celsius heißen Inkubator für 120 Stunden. Nach der Inkubation legen Sie jede der Röhren in einen Ultraschallgerät und beschallen die Zellen eine Stunde lang bei 20 Kilohertz mit 150 Watt. Zentrifugieren Sie die Röhrchen.Und dann die klare Flüssigkeit mit einer Pipette entfernen. Als nächstes fügst du Wasser hinzu. Und dann beschallen und zentrifugieren Sie die Röhrchen noch einmal.Nach der zweiten Zentrierung die klare Flüssigkeit in den Röhrchen mit einer Pipette entfernen. Fügen Sie dann 35 Milliliter 99,8%iges Ethanol hinzu und beschallen Sie die Proben erneut. Spülen Sie die Mineralien ab, indem Sie sie zentrifugieren, Alkohol hinzufügen und die Probe noch einmal beschallen.Entfernen Sie dann die klare Flüssigkeit in den Röhrchen mit einer Pipette und verschließen Sie die Röhrchen sofort, ohne die Probe auszutrocknen. Dieses REM-Bild zeigt die zerbrochene Hohlschale, die aus Natriumwolframat besteht, das von der Shewanella-Alge unter Verwendung von Glukose als Kohlenstoffquelle ausgeschieden wurde. Granulate mit einem Durchmesser von etwa 40 bis 60 Nanometern hängen außerhalb der Schale.Die Schale selbst besteht aus Granulat mit einem Durchmesser von etwa 22 Nanometern. Wenn man herauszoomt, kann man das Verhältnis von Länge zu Durchmesser für diese Hohlschalen sehen. Diese kugelförmigen Schalen haben ein Längen-Durchmesser-Verhältnis von eins zu eins und wurden unter Verwendung einer hohen Konzentration von Metalloxianionen von mehr als 100 Millimolar in den Kulturmedien erhalten.Durch Verringerung der Konzentration von Oxianionen im Kulturmedium auf etwa 20 Millimolar produziert das Bakterium Natriumwolframatschalen mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von drei zu eins. Nach ihrer Entwicklung hilft diese Technik dem Forscher auf dem Gebiet der Bionanotechnologie, die Möglichkeit zu erforschen, eine Mikrostruktur wie eine Mikrokapsel aus einem Metalloxidmaterial mit Hilfe eines gramnegativen Bakteriums herzustellen.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Chemistry

Chemie

Quelle: Lin, P., et al. Synthese von Natriumwolframat und Natriummolybdat-Mikrokapseln über bakterielle Mineralausscheidung. J. Vis. Exp. (2018).Dieses Video zeigt das Verfahren zur Synthese von starren Metalloxid-Mikrokapseln durch Kultivierung metallreduzierender Bakterien mit Metallionen, gefolgt von einer sequentiellen Reinigung durch Beschallung, Zentrifugation und Ethanolwäsche.

Synthese von Metalloxid-Mikrokapseln unter Verwendung metallreduzierender Bakterien

Die Herstellung und Abblättern CaCuSi 4 O 10 und O 10 BaCuSi 4 beschrieben. Beim Rühren in heißem Wasser, CaCuSi 4 O 10 spontan blättert in Monoschichten, während BaCuSi 4 O 10 erfordert Ultraschall in organischen Lösungsmitteln. Nah-Infrarot (NIR)-Bildgebung zeigt die NIR Emissionseigenschaften dieser Materialien und wässrige Dispersionen dieser Nanomaterialien sind nützlich für die Verarbeitung in Lösung.

Exfoliation von Ägyptisch Blau-und Han-Blau, zwei Alkali Erde Kupfer-Silikatpigmente

Die tensidvermittelte Sol-Gel-Synthese von nanoskaligem Mononatriumtitanat wird beschrieben, zusammen mit der Herstellung des entsprechenden peroxidmodifizierten Materials. Eine Ionenaustauschreaktion mit Au(III) wird ebenfalls vorgestellt.

Synthese und Reaktionschemie von nanoskaligen Mononatrium Titanat

Hierin stellen wir eine Methode zur Synthese ligandenfreier Cadmiumsulfid (CdS) Nanopartikel vor, die auf einem einzigartigen Schwefelcopolymer basieren. Das Schwefel-Copolymer fungiert während der Nanopartikelsynthese als Hochtemperaturlösungsmittel und Schwefelquelle und stabilisiert die Nanopartikel nach der Reaktion.

Synthese von Ligand freien CdS-Nanopartikel innerhalb eines Schwefel-Copolymer-Matrix

Dieses Protokoll / Manuskript beschreibt einen optimierten Prozess für die Herstellung von Sporopollenin exine Kapseln (SECs) von Keulen-Bärlapp - Sporen und für die Beladung von hydrophilen Verbindungen in diese SECs.

Extraktion von Pflanzenbasis Kapseln für Mikroverkapselung Anwendungen

Durch die Sulfurization der bereits hinterlegten Übergangsmetalle können großflächige und vertikale 2D Hetero-Kristallstrukturen hergestellt werden. Die Übertragung von Film und Gerät Herstellung Verfahren sind auch in diesem Bericht gezeigt.

Herstellung von großflächigen vertikale 2D Crystal Hetero-Strukturen durch Sulfurization Übergangsmetall Filme für Gerät Herstellung

Wir präsentieren Ihnen ein Protokoll, um den Zustand der Mineralien in Vesikeln veröffentlicht von zwei menschlichen Knochen Zelllinien zu vergleichen: hFOB 1,19 und Saos-2. Ihre Mineralisierung Profile wurden von Alizarin rot-S (AR-S) Färbung, ultravioletten (UV) Licht Visualisierung, Übertragung Elektronenmikroskopie (TEM) Bildgebung und Energie dispersiven Röntgen-Mikroanalyse (EDX) analysiert.

Analyse der Mineralien von hFOB 1.19 produziert und Saos-2 Zellen mittels Transmissions-Elektronenmikroskopie mit Energy Dispersive x-ray Mikroanalyse

Hier präsentieren wir Ihnen eine ein-Topf, Übergangs-metallfreie Synthese der Thiole und Thioesters aus aromatischen Halogeniden und Natrium Thiomethoxide, gefolgt von der Vorbereitung von Einkristallen aus einem Metall-Dithiolene-Netzwerk mit Thiol-Arten erzeugt in situ aus stabiler und gefügig Thioester.

Synthese von Thiol Baustein für die Kristallisation eines halbleitenden Gyroidal Metall-Schwefel-Rahmens

Dieser Artikel beschreibt die Grundsätze der eine schnelle, minimal-invasive Injektion von fluoreszierenden Mikropartikel in der Circulatory system von kleinen Fischen und in Vivo Visualisierung von Mikropartikeln Fisch im Blut.

Einfache und effektive Verwaltung und Visualisierung von Mikropartikeln im Herz-Kreislauf-System von kleinen Fischen mit Niere Injektion

Dieses Protokoll beschreibt die Synthese von Aufwärtskonversions-Nanokapseln für die anschließende Verwendung in photopolymerisierbaren Harzen für den volumetrischen 3D-Druck der Triplettfusion.

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Dieses Protokoll stellt ein mikrofluidisches System zur Untersuchung der mikrobiellen Niederschlagung von Manganoxidmineralien vor. Die Biomineralbildung wird in situ mittels optischer Mikroskopie und Bildanalyse gemessen. Dieser Ansatz kann angepasst werden, um die Niederschlagung anderer deutlich gefärbter biogener Minerale in porösen Umgebungen zu untersuchen.

Eine mikrofluidische Plattform zur Untersuchung der mikrobiellen Niederschlagung von Metalloxiden in porösen Medien

Erfahren Sie die Herstellung von Natrium-Wolframat-Mikrokapseln durch bakterielle Mineralausscheidung mit gramnegativen Bakterien. Diese umweltfreundliche Methode ermöglicht die Massenproduktion hohler Kugelstrukturen für Bionanotechnologie-Anwendungen.

Synthese von Natrium-Wolframat und Natrium Molybdat Mikrokapseln über bakterielle mineralischen Ausscheidung

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