Bakterielle Cellulosekugeln, die feste Materialien verkapseln

Unser Protokoll ist von Bedeutung, da es die aktuellen Methoden zur Herstellung eines biologisch abbaubaren, natürlich vorkommenden Biomaterials erweitert. Unser Verfahren konzentriert sich auf die Herstellung reproduzierbarer bakterieller Cellulosekugeln. Der Hauptvorteil dieser Technik ist der einfache Zugang zu den notwendigen Materialien: Zucker, Wasser, Tee, Essig, Bakterienkulturstarter, ein Schallwandkolben und ein Orbitalshaker.

Jemand, der diese Technik zum ersten Mal durchführt, ist möglicherweise nicht in der Lage, die Kugeln richtig zu identifizieren und unregelmäßige bakterielle Cellulosemassen zu entfernen. Wir haben diese Schritte im Video demonstriert, aber lassen Sie sich nicht entmutigen, wenn es beim ersten Mal nicht funktioniert. Die visuelle Demonstration dieser Methode ist in der Regel hilfreich für Forscher, um zu visualisieren, welche Größen, Mengen und Formen bakterieller Cellulosemassen bevorzugt und nicht bevorzugt werden.

Beginnen Sie mit dem Kochen von 350 Millilitern entionisiertem Wasser mit einem Teekessel. Dann das heiße Wasser in ein 500-Milliliter-Becherglas geben. Verwenden Sie Hitzeschutzhandschuhe und stellen Sie sicher, dass die Glasstange den kochenden Wassertemperaturen standhält.

42,5 Gramm granulierte Saccharose mit einem Rührstab vollständig in das heiße Wasser auflösen. Einen Beutel mit 2,54 Gramm schwarzem Tee eine Stunde lang in den Kolben mit Saccharoselösung ziehen lassen. Entfernen Sie den Teebeutel mit dem Rührstab, ohne ihn aufzubrechen, und entsorgen Sie ihn im Müll.

Fügen Sie 100 Milliliter destillierten weißen Essig in das Becherglas hinzu und rühren Sie die Mischung gründlich um. 80 Milliliter der zubereiteten sauren Teemischung in einen 250-Milliliter-Schallkolben geben und auf 20 bis 25 Grad Celsius abkühlen lassen. 20 Milliliter mikrobielle Starterkulturflüssigkeit in den schallgefassten Kolben geben, wenn die Flüssigkeit Raumtemperatur hat, und den Kolben mit Parafilm abdecken.

Legen Sie den verblüfften Kolben auf einen orbitalen Schütteltisch und lassen Sie ihn drei Tage lang bei 20 bis 25 Grad Celsius mit 125 Umdrehungen pro Minute schütteln, um BC-Kugeln zu erzeugen. Entfernen Sie unerwünschte BC-Massen nicht-kugelförmiger Formen mit einer Pinzette, um zu verhindern, dass sich weitere unregelmäßige BC-Massen bilden. Sobald sich die BC-Kugeln gebildet haben, gießen Sie sie vorsichtig aus dem Kolben für die weitere Verwendung.

In diesem Protokoll zeigten die BC-Kugeln in den ersten 48 Stunden der Kultur eine hohe Wachstumsrate, und die Größe blieb nach Erreichen eines Maximums konstant. Die BC-Kugeln begannen um den achten Tag der Kultur Ranken zu bilden. Die Größenverteilung von Kugeln nach der Verkapselung von festen Verunreinigungen wie Pflanzenkohle, Polymerperlen und Minenabfällen wurde getestet.

Es wurde beobachtet, dass die Zugabe von Festkörpern zu den BC-Kugeln einen konsistenten Effekt auf die Kugelgröße oder -frequenz hat. Die Orbital-Schüttelgeschwindigkeit, die Umgebungstemperatur und die Bildung unregelmäßiger Partikel scheinen die Hauptfaktoren zu sein, die Form, Größe und Frequenz von kugelförmigen Partikeln beeinflussen. Es wurde festgestellt, dass eine zu hohe Raumtemperatur oder die unsachgemäße Entfernung unregelmäßiger Massen die Form einer intakten BC-Kugel in Sternpartikel oder stringy Klumpen veränderten.

Um den Anteil der verkapselten Feststoffe in den BC-Kugeln zu bestimmen, wurde eine thermische gravimetrische Analyse durchgeführt. Thermische und mikroskopische Auswertungen zusammen bestätigten die effektive Verkapselung fester Partikel innerhalb von BC-Kugeln. Das differentielle TGA-Profil der Ebene BC erschien in nahezu identischen Größenordnungen mit dem BC mit Polystyrolperlen.

Es wurde jedoch ein zusätzlicher Peak beobachtet, der der thermischen Zersetzung von Polystyrolperlen entspricht. Es ist am wichtigsten, die mikrobielle Starterkultur hinzuzufügen, wenn der Tee auf Raumtemperatur abgekühlt ist. Darüber hinaus müssen wir sicherstellen, dass die Kultur aktive und gesunde Organismen hat.

Diese Methode kann zur Entfernung von Verunreinigungen in der Umweltsanierung verwendet werden. Die Kugeln können auch zur kontrollierten Freisetzung einer interessierenden Substanz verwendet werden. Diese Technik ermöglicht es uns, Umweltmaterialien in bakterielle Zellulosesphären zu verkapseln.

Dies kann für biologisch abbaubare plattformen mit kontrollierter Freisetzung oder Sanierung nützlich sein.