Name: Síntesis de tungstato de sodio y sodio molibdato microcápsulas vía excreción bacteriana de minerales (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-30T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 53 s
Description: Aprende a sintetizar microcápsulas de tungstato y molibdato de sodio mediante excreción bacteriana con Shewanella algae. Este método ecológico permite producir estructuras esféricas huecas de óxidos metálicos a gran escala.

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En este trabajo es apoyado por el Ministerio de ciencia y tecnología, Taiwán, República de China, otorga número más 105-2221-E-011-008, y también por Advanced-Connectek Inc., Taipei, Taiwán, ROC bajo contrato número RD Ref. Nº 6749 y Departamento Ref no. 011 a través de la Instituto de ingeniería electro-óptica, Universidad Nacional de Taiwán de la ciencia y tecnología.

PRECAUCIÓN: Use guantes de látex, gafas protectoras y una capa del laboratorio para realizar el experimento. Siempre usando el gabinete de seguridad, encienda el ventilador gabinete y mantenga la puerta del gabinete cerrado de media.
1. preparación de perlas de vidrio
<ol><li>100 perlas de vidrio de 3 mm de diámetro en una botella de 100 mL laboratorio y luego la tapa firmemente.</li>
	<li>Autoclave el contenido a 120 ° C durante 10 minutos.</li>
	<li>Deje la botella a enfriar a temperatura ambiente y luego coloque en la bioseguridad gabinete.</li>
</ol>2. preparación del caldo de lisogenia (LB)
<ol><li>Disolver 8 g de polvo de caldo LB-Lennox en una botella de 500 mL laboratorio con 400 mL de agua.</li>
	<li>Mezclar el contenido con una barra de agitación magnética de PTFE por 20 min y luego la tapa firmemente.</li>
	<li>Autoclave el contenido a 120 ° C durante 10 minutos.</li>
	<li>Dejar la solución enfriar a temperatura ambiente y colóquelo en la bioseguridad gabinete.</li>
	<li>Mediante una pipeta, alícuota del caldo en ocho tubos de centrífuga de 15 mL en el gabinete de seguridad biológica (12,5 mL de cada una).</li>
	<li>Parte alícuota el caldo restante en botellas de 100 mL laboratorio tres en el gabinete de seguridad biológica (100 mL). Tapa firmemente las tres botellas. Mantenerlos en la bioseguridad gabinete.</li>
</ol>3. cultura de la alga de Shewanella
<ol><li>Utilizar la cepa criopreservada congelada.</li>
	<li>En el gabinete de bioseguridad, seleccionar 1 mL del material congelado del tubo congelado con una espátula de acero inoxidable y colóquelo en un tubo de centrífuga preparado en el paso 3.5.</li>
	<li>Incubar los cultivos durante 24 h en una incubadora de 37 ° C.</li>
</ol>4. elaboración de platos de Petri LB-Lennox (caldo con Agar)
<ol><li>Disolver dos tabletas de LB-Lennox (caldo con agar) en una botella de 100 mL laboratorio con 100 mL de agua.</li>
	<li>Remover el contenido con una barra de agitación magnética de PTFE por 20 min y luego la tapa firmemente.</li>
	<li>Autoclave el contenido a 120 ° C durante 10 minutos.</li>
	<li>En el gabinete de bioseguridad, alícuota de mano 100 mL de solución en 4 placas de Petri, asegurando a cada uno recibir ~ 25 mL. Dejar la solución enfriar a temperatura ambiente.</li>
</ol>5. preparación de bacterias Monoclonal
<ol><li>En el gabinete de bioseguridad, etiqueta las tres botellas de preparado en el paso 2.6, #1, #2 y #3, respectivamente.</li>
	<li>Pipetear 0,1 mL de la suspensión bacteriana resultante en el paso 3.3 en botella #1. Tapa la botella y gire a mano durante 1 minuto obtener una solución homogénea.</li>
	<li>Pipetear 0,1 mL del líquido bacteriano resultante en el paso 5.2 en botella #2. Tapa la botella y gire a mano durante 1 minuto obtener una solución homogénea.</li>
	<li>Pipetear 0,1 mL del líquido bacteriano resultante en el paso 5.3 en botella #3. Tapa la botella y agitar manualmente durante 1 minuto obtener una solución homogénea.</li>
	<li>Pipeta el líquido en botella #3 en las 4 cajas Petri preparada en el paso 4.4, usando un volumen de 0,02 mL.</li>
	<li>Poner los granos de cristal, preparados en el paso 1.3 en las 4 cajas Petri utilizado, 4 granos en cada plato.</li>
	<li>Cierre las tapas de las cajas Petri y sacudirlas a mano durante 1 minuto.</li>
	<li>Invierta las placas de Petri e incubar en una incubadora de 37 ° C durante 24 h.</li>
</ol>6. multiplicación de las bacterias Monoclonal
<ol><li>Buscar 7 tubos preparados en el paso 2.5.</li>
	<li>Seleccionar las bacterias monoclonales resultantes de las 4 cajas Petri preparada en el paso 5.8 con una espátula de acero inoxidable y los puso en 7 tubos por separado.</li>
	<li>Dejar los 7 tubos en una incubadora de 37 ° C durante 24 h.</li>
	<li>Seleccionar con la mayor dispersión de la luz mediante el método colorimétrico visual.</li>
</ol>7. preparación de caldo LB-Lennox con glucosa y sal
<ol><li>Poner 10 g de caldo LB-Lennox, 10 g de NaCl y 10 g de glucosa en un laboratorio de 500 mL botella. Añadir agua hasta que el volumen llegue a 450 mL.</li>
	<li>Mezclar el contenido con una barra de agitación magnética de PTFE por 20 min.</li>
	<li>Autoclave el contenido a 120 ° C durante 10 minutos.</li>
</ol>8. preparación de tungstato de sodio
<ol><li>Poner 16,5 g de tungstato de sodio Na2WO4.2 h2O en una botella de 100 mL laboratorio con una espátula de acero inoxidable. Añadir agua hasta el volumen 50 mL.</li>
	<li>Mezclar el contenido con una barra de agitación magnética de PTFE por 20 min.</li>
	<li>Autoclave el contenido a 120 ° C durante 10 minutos.</li>
	<li>En el gabinete de bioseguridad, haz filtrado mediante un filtro de fibra de vidrio vacío con poros de 1 μm.</li>
</ol>9. preparación de LB con tungstato de sodio, glucosa y sal
<ol><li>En el gabinete de bioseguridad, vierta el filtrado obtenido en paso 8.4 a mano en la solución con glucosa y sal preparado en el paso 7.3.</li>
	<li>En el gabinete de seguridad de la biotecnología, alícuota con una pipeta de la solución resultante de 500 mL en el paso 9.1 en tubos de centrífuga de 10 x 50 mL.</li>
</ol>10. cultivo de bacterias
<ol><li>En el gabinete de bioseguridad, recoger el líquido preparado en el paso 6.4 y alícuota con una pipeta en los 10 tubos de ensayo preparados en el paso 9.2, con cada tubo recibir 0,05 mL.</li>
	<li>Incubar los 10 tubos en una incubadora de 37 ° C durante 120 h.</li>
</ol>11. cosecha de minerales BME
<ol><li>Ultrasonicate cada uno de los tubos de 10 paso 9.2 a 20 KHz con 150 W durante 1 hora.</li>
	<li>Centrifugar los tubos a 2.025 x g durante 1 hora.</li>
	<li>Retire el líquido claro en los tubos con una pipeta, añadir agua y repita los pasos 11.1 y 11.2 una vez más.</li>
	<li>Retire el líquido claro en los tubos con una pipeta, añadir alcohol y luego los ultrasonicate a 20 KHz con 150 W durante 1 hora.</li>
	<li>Centrifugar los tubos a 2.025 x g durante 1 hora.</li>
	<li>Repita los pasos 11.4 y 11.5 una vez más</li>
	<li>Minerales BME de cosecha mediante la eliminación de líquido claro en los tubos con una pipeta; Luego, tapa los tubos inmediatamente sin ejecutar ningún proceso de secado.</li>
</ol>12. oscilación de la temperatura con Pandoraea SP. y molibdato
<ol><li>Cultura Pandoraea SP. de la misma manera como en los pasos 2, 3, 4, 5 y 6 para la alga de Shewanella. El resultado de este paso corresponde a la de paso 6.4.</li>
	<li>Hacer caldo LB con glucosa y sal de la misma manera como en los pasos 7, 8 y 9, excepto que se sustituye el 16,5 g de tungstato de sodio en el paso 7.1 con 12 g de molibdato de sodio, Na2MoO4 · 2H2O. El resultado de este paso corresponde a la de paso 9.2.</li>
	<li>En el gabinete de bioseguridad, fetch el líquido preparado en paso 12.1 y alícuotas con una pipeta en los 10 tubos preparados en el paso 12.2, con cada tubo de recepción 0.05 mL.</li>
	<li>Incubar los tubos de 10 paso 12.3 bajo temperaturas oscilantes de 120 h en una recíproca sacudida baño, oscilando la temperatura 5 veces entre 25 ° C y 37 ° C, con cada temperatura durante 12 h.</li>
</ol>

<ol><li>Chertok, B., Moffat, B. A., David, A. E., Yu, F., Bergemann, C., Ross, B. D., Yang, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iron+Oxide+Nanoparticles+as+a+Drug+Delivery+Vehicle+for+MRI+Monitored+Magnetic+Targeting+of+Brain+Tumors%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Iron Oxide Nanoparticles as a Drug Delivery Vehicle for MRI Monitored Magnetic Targeting of Brain Tumors.</a> Biomaterials. 29 (4), 487(2008).</li>
<li>Mansur, C., Pope, M., Pascucci, M. R., Shivkumar, S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884296000788">Zirconia-Calcium Phosphate Composites for Bone Replacement.</a> Ceramics Int. 24, 11(1998).</li>
<li>Wang, Y., Arandiyan, H., Jason Scott, J., Bagheri, A., Dai, H., Amal, R. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/-/content/articlelanding/2015/ta/c6ta10896b">Recent advances in ordered meso/macroporousmetal oxides for heterogeneous catalysis: a review.</a> J. Mater. Chem. A. 5, 8825(2017).</li>
<li>Kleshch, V. I., Rackauskas, S., Nasibulin, A. G., Kauppinen, E. I., Obraztsova, E. D., Obraztsov, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ingentaconnect.com/contentone/asp/jno/2012/00000007/00000001/art00007">Field Emission Properties of Metal Oxide Nanowires.</a> J. of Nanoelectron. and Optoelectron. 7, 35(2012).</li>
<li>Ismagilov, R. R., Tuyakova, F. T., Kleshch, V. I., Obraztsova, E. A., Obraztsov, A. N. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pssc.201510022/abstract">CVD nanographite films covered by ALD metal oxides: structural and field emission properties.</a> Phys. Status Solidi C. 12 (7), 1022(2015).</li>
<li>Mor, G. K., Shankar, K., Paulose, M., Varghese, O. K., Grimes, C. A. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl052099j">Use of Highly-Ordered TiO2 Nanotube Arrays in Dye-Sensitized Solar Cells.</a> NANO LETT. 6 (2), 215-218 (2006).</li>
<li>Lee, J. -H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400509003499">Gas sensors using hierarchical and hollow oxide nanostructures: Overview.</a> Sensors and Actuators B. 140, 319(2009).</li>
<li>Poizot, P., Laruelle, S., Grugeon, S., Dupont, L., Tarascon Shankar, J. -M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-sized+transition-metal+oxides+as+negative-electrode+materials+for+lithium-ion+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Nano-sized transition-metal oxides as negative-electrode materials for lithium-ion batteries.</a> Nature. 407, 496(2000).</li>
<li>Jang, D., Meza, L. R., Greer, F., Greer, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+deformation+of+three-dimensional+hollow+ceramic+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Fabrication and deformation of three-dimensional hollow ceramic nanostructures.</a> Nature Materials. 12, 893(2013).</li>
<li>Lazarus, A., Florijn, H. C. B., Reis, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Geometry-Induced+Rigidity+in+Nonspherical+Pressurized+Elastic+Shells%5BTitle%5D)+AND+%22PRL%22%5BJournal%5D)">Geometry-Induced Rigidity in Nonspherical Pressurized Elastic Shells.</a> PRL. 109, 144301(2012).</li>
<li>Vella, D., Ajdari, A., Vaziri, A., Boudaoud, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Indentation+of+Ellipsoidal+and+Cylindrical+Elastic+Shells%5BTitle%5D)+AND+%22PRL%22%5BJournal%5D)">Indentation of Ellipsoidal and Cylindrical Elastic Shells.</a> PRL. 109, 144302(2012).</li>
<li>Xu, H., Wang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Template+Synthesis+of+Multishelled+Cu2O+Hollow+Spheres+with+a+Single-Crystalline+Shell+Wall%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Template Synthesis of Multishelled Cu2O Hollow Spheres with a Single-Crystalline Shell Wall.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 46, 1489(2007).</li>
<li>Li, B., Shao, X., Hao, Y., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/RA/2015/C5RA14910J">Ultrasonic-spray-assisted synthesis of metal oxide hollow/mesoporous microspheres for catalytic CO oxidations.</a> RSC Adv. 5, 85640(2015).</li>
<li>Yu, J., Wang, G. Hydrothermal Synthesis and Photocatalytic Activity of Mesoporous Titania Hollow Microspheres. Powder Tech. 301, 96(2016).</li>
<li>Xu, G., Zhang, X., Cui, H., Zhang, Z., Ding, J., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003259101630328X">Facile synthesis of mesoporous SnO2 microspheres using bioactive yeast cell.</a> Powder Tech. 301, 96(2016).</li>
<li>Nomura, T., Tanii, S., Ishikawa, M., Tokumoto, H., Konishi, Y. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921883113000368">Synthesis of hollow zirconia particles using wet bacterial templates.</a> Adv. Powder Tech. 24, 1013(2013).</li>
<li>Frankel, R. B., Bazylinski, D. A. <a target="_blank" href="https://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/40721315/Frankel___Bazylinski_BIM__Rev._Mineral..pdf?AWSAccessKeyId=AKIAIWOWYYGZ2Y53UL3A&Expires=1510268529&Signature=S2Kabbvg3CFuRi%2FQJJWrX2IUVew%3D&response-content-disposition=inline%3B%20filename%3DBiologically_Induced_Mineralization_by_B.pdf">Biologically Induced Mineralization by Bacteria.</a> Rev. in Mineralogy and Geochem. 54 (1), 95(2003).</li>
<li>Bazylinski, D. A., Frankel, R. B. <a target="_blank" href="http://rimg.geoscienceworld.org/content/54/1/217">Biologically Controlled Mineralization in Prokaryotes.</a> Rev. in Mineralogy and Geochem. 54 (1), 217(2003).</li>
<li>Lin, P. -H., Huang, Y. -T., Lin, F. -W. <a target="_blank" href="http://jss.ecsdl.org/content/6/3/N3113.full">Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Hollow Microspheres Biologically Controlled Mineralization in Prokaryotes.</a> ECS J. of Solid State Sci. and Tech. 6 (3), N3113(2017).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

En cuanto a la uno mismo-consistencia de los resultados experimentales, la preparación y la multiplicación de bacterias monoclonales son críticos. Este experimento, diferente de la plantilla síntesis experimentos15,16, empleados bioactivas bacterias Gram-negativas. Para obtener una sola pared, elegimos procariotas bacterias en lugar de bacterias eucariotas como la levadura15. Para conseguir una forma esférica con una relación longitud a diámetro de 1:1, en lugar de una mayor relación longitud a diámetro16, nos alimenta las bacterias con una mucho mayor concentración de oxianiones para manipularlos para reducir en forma esférica, fabricación de microcápsulas con una pared sola, redonda y fina (< 30 nm).
Desde BME se basa principalmente en ajustar la concentración de oxianiones para controlar el metabolismo de las bacterias, tiene dos limitaciones. En primer lugar, la concentración de oxianiones está limitada por la solubilidad, la concentración debe ser tan alta como sea posible. En segundo lugar, más bacteriana metabolismo se detendrá a una temperatura superior a 45 ° C o menos 5 ° C, respectivamente de la parte superior y límites inferiores de nuestro experimento.
A pesar de estas dos limitaciones, BME tiene un gran potencial para la fabricación de materiales de óxido de metal de interés práctico. Para fundamentar esta afirmación, vamos a probar este método para hacer microcápsulas de circonio y microcápsulas de hierro — el primero ser un buen candidato material para huesos artificiales y el segundo para el suministro de medicamentos.

Nanopartículas de óxido de metal son explotadas para drogas entrega1, construcción artificial huesos2, catálisis heterogénea3, emisión de campo4,5, células solares6, sensores de gas7, y las baterías de litio8. Para aplicaciones prácticas, la resistencia mecánica de nanocristales y su microestructura son cruciales. Entre las microestructuras, estructuras de cascarón vacío pueden utilizarse para crear materiales ligeros y mecánicamente robusto9. Entre estructuras de cascarón vacío, una forma esférica es conocida por ser más rígido que una forma elipsoidal; el último tiene una relación de longitud a diámetro más grande que el anterior10,11. Este trabajo describe un protocolo para la síntesis de microcápsulas esféricas por las bacterias con un método no tóxico bajo una condición ambiental, que contrasta con los métodos alternativos, incluyendo el método de síntesis de plantilla de12, síntesis asistida por aerosol ultrasónico método13 y método hidrotermal14. Algunos de los métodos alternativos requieren plantillas12, algunos una temperatura tan alta como 500 º C13y algunos14a una alta presión. En cuanto a la estructura resultante, el método de síntesis de plantilla utilizando la plantilla de la levadura produce una estructura core-shell15, en vez de uno con una sola pared, y la utilización de la plantilla de e. coli produce una estructura con relación longitud a diámetro de 1.7:0.8 y no es esférica. 16.
En este trabajo, hemos hecho microcápsulas de óxido de metal con una sola pared y de forma esférica bajo una condición ambiental por explotación de metabolismo bacteriano. En glucólisis bacteriana, un proceso químico que metaboliza las fuentes de carbono, como la glucosa y la lactosa, se consideran fuentes de carbono como el origen del poder reductor generado en el mismo. Manipulamos el metabolismo bacteriano mediante el ajuste de la concentración de fuentes de carbono para lograr fines deseados. Este método es favorable al medio ambiente, utilizando a agentes no tóxicos y consume mucho menos electricidad. Por último, este método permite la producción en masa de las microcápsulas simplemente incrementando el volumen de caldo.
Antes el método, ha habido otros dos métodos utilizando metabolismo bacteriano para minerales: inducida biológicamente mineralización (BIM)17 y controlados biológicamente mineralización (BCM)18. BIM ni BCM puede utilizarse para la fabricación de sodio tungstato y molibdato de microcápsulas de tungstato como nuestro proceso, que se señala como la excreción mineral bacteriana (BME)19. En este experimento, la forma de las microcápsulas puede controlarse para tener una relación longitud a diámetro de 10:1 a 1:1, y el tamaño de nanopartícula granos que forman las conchas se pueden ajustar de 15 nm a 110 nm.

<table><tbody><tr><td>LB(Lennox)caldo con tabletas de agar</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L7075</td><td>1 tableta para 50 mL de caldo con agar</td></tr><tr><td>Caldo LB (Lennox)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L3022-1KG</td><td>LB (Lennox) polvo 1 kg</td></tr><tr><td>Dextrosa anhidra</td><td>Nihon Shiyaku Reactivo</td><td>PL 78695</td><td></td></tr><tr><td>glucosa Tungstato de sodio</td><td>Nihon Shiyaku Reactivo</td><td>PL 76050</td><td>Na2WO4 &middot; 2H2O</td></tr><tr><td>Molibdato de Sodio</td><td>Nihon Shiyaku Reactivo</td><td>PL103564</td><td>Na2MoO4 &middot; 2H2O</td></tr><tr><td>Cloruro de sodio</td><td>Nihon Shiyaku Reactivo</td> PL <td>68131</td><td>NaCl</td></tr><tr><td>Etanol 99.5%</td><td>Acros orgánicos</td><td>AC615090040</td><td>CH3CH2OH</td></tr><tr><td></td><td>Agua hecha en nuestro</td> autoclave <td>de agua desionizada de la</td>universidad <td></td></tr><tr><td></td><td>Tomin Medical Equipmenco, Ltd., ciudad de Taipei, Taiwán, ROC</td><td>TM-329</td><td>calor a 120 &deg; C para 10 min</td></tr><tr>Sistema de laboratorio del sistema de dígitos de<td>la centrífuga</td><td>, ciudad de New Taipei, Taiwán, centrífuga de DSC302SD ROC</td><td></td><td>a 2025 x</td></tr> <tr><td>g-80 &deg; C Refrigerador</td><td>Panasonic</td><td>MDF-U3386S</td><td>Uso para congelar la cepa criopreservada</td></tr><tr><td>Homogeneizador ultrasónico Procesador Sonicator Disruptor de celdas</td><td>Lenox</td><td>UPS-150</td><td>frecuencia 20 KHz potencia 150 W</td></tr><tr><td>Incubadora</td><td>hecha</td><td>por encargo por el</td> cliente <td>a 40 &deg; C o enfriar a 18 ° C con el tiempo cotrol</td></tr><tr><td>Baños de agitación recíproca</td><td>Kingtech Scientific Co., Ltd</td><td>WBS-L</td><td></td></tr><tr><td>Placa caliente de agitación digital</td><td>Corning</td><td>#6797-620D</td><td>uso con barra de agitación magnética de PTFE</td></tr><tr><td>Gabinete de bioseguridad</td><td>Zong Yen co., LTD</td><td>ZYBH-420</td><td>Todos los procesos relacionados con las bacterias se realizan aquí</td></tr><tr><td>Microscopio electrónico de barrido</td><td>JEOL</td><td>JSM-6500F</td><td>Imágenes SEM</td></tr><tr><td>Tubo centrífugo de 50 mL</td><td>Falcon</td><td>14-432-22</td><td></td></tr><tr><td>Tubo centrífugo de 15 mL</td><td>Falcon</td><td>14-959-53A</td><td></td></tr><tr><td>Frasco de laboratorio 100 mL</td><td>Duran</td><td>21 801 24 5</td><td></td></tr><tr><td>Frasco de laboratorio 500 mL</td><td>Duran</td><td>21 801 44 5</td><td></td></tr><tr><td>Espátula de acero inoxidable</td><td>Chemglass</td><td>CG-1981-10</td><td></td></tr><tr><td>Barras de agitación desechables de PTFE</td><td>Fisher</td><td>S68066</td><td></td></tr><tr><td>Placas de Petri de plástico</td><td>Fisher</td><td>S33580A</td><td></td></tr><tr><td>algas Shewanella</td><td>Cortesía del autor #3</td><td>Cortesía del autor #3</td><td></td></tr><tr><td>Pandoraea sp.</td><td>Cortesía del autor #3</td><td>Cortesía del autor #3</td><td></td></tr></tbody></table>

síntesis de tungstato de sodio y sodio molibdato microcápsulas vía excreción bacteriana de minerales

Synthesizing Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Microcapsules via Bacterial Mineral Excretion

Se presenta un método, la excreción mineral bacteriana (BME), para sintetizar dos clases de microcápsulas, tungstato de sodio, molibdato de sodio y nanopartículas correspondientes de los dos óxidos metálicos, el primero siendo tan pequeño como 22 nm y los 15 últimos nm. Nos alimenta dos cepas de bacterias, algas de Shewanella y Pandoraea SP., con diferentes concentraciones de iones tungstato o de molibdato. Las concentraciones de tungstato y molibdato se ajustaron para microcápsulas de diferentes proporciones de longitud a diámetro. Encontramos que cuanto mayor sea la concentración más pequeña las nanopartículas fueron. Las nanopartículas llegaron con tres proporciones de longitud a diámetro: 10:1, 3:1 y 1:1, que fueron alcanzados por las bacterias de la alimentación respectivamente con una baja concentración media concentración y una alta concentración. Las imágenes de las microcápsulas hueco fueron tomadas a través de la microesfera escaneo de electrones (SEM). Fueron verificados sus estructuras cristalinas por difracción de rayos x (DRX), la estructura cristalina de microcápsulas de molibdato es Na2MoO4 y de microcápsulas de tungstato Na2WO4 Na2W2O7. Estas síntesis todos fueron logrados bajo condición ambiente cercana.

La figura 1 muestra genuino microcápsulas esféricas. Las dos cepas de la bacteria, alga de Shewanella y Pandoraea sp., originalmente tienen una relación longitud a diámetro de 3:1. Para el logro de la relación longitud a diámetro de 1:1, una alta concentración (&gt; 100 mM) de oxianiones metal se requiere. Una concentración baja (&lt; 5 mM) de oxianiones puede resultar en una longitud al cociente del diámetro de 10:1, como que en la figura 2, que puede resultar de la afluencia de los oxianiones, bloqueando la fisión binaria de las bacterias. Por último, para lograr una relación de longitud a diámetro de 3:1, como en la figura 3, se necesita una concentración media (~ 20 mM) de oxianiones. La formación de conchas esféricas, con una relación longitud a diámetro de 1:1, puede ser provocada por unidades bacterianas que se hacen reducir su área superficial para equilibrar la ingesta de oxianiones mientras difunde oxianiones a través de la membrana celular. Las tres figuras juntas indican que la relación longitud a diámetro puede ajustarse de 10:1 a 1:1 simplemente ajustando la concentración de oxianiones.
Figura 4 y figura 5 muestran la nanopartícula granos de molibdato de sodio en diferentes tamaños: el ser 15 nm y el más grande uno de 110 nm. Tenga en cuenta que en la figura 5, en las cáscaras no roto, partículas de 110 nm puede todavía ser encadenados entre sí, formando depósitos porosos. La fue ganada a través de la oscilación de la temperatura del caldo cultivo 5 veces entre 25 ° C y 37 ° C, con cada temperatura durante 12 h. Durante la oscilación de temperatura, granos de diferentes tamaños pueden no sólo producir sino también mantener la estructura micro-esférica, que significa que podemos hacer microcápsulas con tamaños de grano diferentes, de 15 nm a 110 nm, sólo mediante el control de la temperatura del caldo .
La figura 6 muestra la pared rota con granos más grandes, está al lado de la abertura de la pared. El grueso de pared es de aproximadamente 22 nm y el grano más grande es de 40-60 nm. La diferencia de tamaño puede deberse a diferentes procesos metabólicos, que aún no son identificados.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig1.jpg"> Figura 1: imagen de la SEM de cáscaras esféricas huecas con una relación longitud a diámetro de 1:1. Esta estructura fue hecha de tungstato de sodio excretado por Shewanella algas con glucosa como fuente de carbono. Reimpreso con permiso de ECS J. al estado sólido y la tecnología, 6(3), N3113 (2017). Copyright 2017, la sociedad electroquímica. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig2.jpg"> Figura 2: imagen de la SEM de cáscaras de filamento largo hueco con una relación longitud a diámetro de 10:1. Esta estructura fue hecha de molibdato de sodio excretado por Pandoraea SP con glucosa como fuente de carbono. Reimpreso con permiso de ECS J. al estado sólido y la tecnología, 6(3), N3113 (2017). Copyright 2017, la sociedad electroquímica. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig3.jpg"> Figura 3: imagen de la SEM de rotas cáscaras huecos en forma con una relación longitud a diámetro de 3:1. Esta estructura fue hecha de tungstato de sodio excretado por Shewanella algas con glucosa como fuente de carbono. Reimpreso con permiso de ECS J. al estado sólido y la tecnología, 6(3), N3113 (2017). Copyright 2017, la sociedad electroquímica. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig4.jpg"> Figura 4: imagen de la SEM de cáscaras de molibdato de sodio destrozada con un tamaño de partícula del grano de 15 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig5.jpg"> Figura 5: imagen de la SEM de cáscaras de molibdato de sodio roto y no roto con un tamaño de partícula del grano de 110 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig5large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig6.jpg"> Figura 6: imagen de la SEM de cáscaras huecos rotos con una relación longitud a diámetro de 1:1. Esta estructura fue hecha de tungstato de sodio excretado por Shewanella algas con glucosa como fuente de carbono. Granulado con un tamaño de 40-60 nm colgar fuera de la concha junto a un gran agujero, mientras que la cáscara sí mismo está hecha de gránulos con un tamaño de unos 22 nm. Reimpreso con permiso de ECS J. al estado sólido y la tecnología, 6(3), N3113 (2017). Copyright 2017, la sociedad electroquímica. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig6large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

Este trabajo presenta un protocolo para la fabricación de microcápsulas de molibdato de sodio tungstato y sodio a través de las bacterias y sus correspondientes nanopartículas.

Síntesis de tungstato de sodio y sodio molibdato microcápsulas vía excreción bacteriana de minerales

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

El objetivo general de este experimento es demostrar nuevos procedimientos para hacer estructuras esféricas huecas de materiales de óxido utilizando bacterias gramnegativas. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de los bionanomateriales al mostrar cómo se puede formar el material de óxido metálico nanogranial de microcápsulas con la ayuda de bacterias. La principal ventaja de esta técnica es que es respetuosa con el medio ambiente y tiene el potencial de producirse en serie.Pese ocho gramos de caldo LB Lennox en polvo y colóquelo en una botella de laboratorio de 500 mililitros con 400 mililitros de agua. A continuación, agregue una barra agitadora magnética de teflón y revuelva el contenido durante 20 minutos. Tape bien el caldo y autoclave el contenido a 120 grados centígrados durante 10 minutos.Deje que la solución se enfríe a temperatura ambiente y luego use una pipeta para convertir 12,5 mililitros del caldo en ocho tubos de centrífuga de 15 mililitros. Alícuota el caldo restante en tres botellas de laboratorio de 100 mililitros, tape bien las tres botellas y guárdelas en el gabinete de bioseguridad. A continuación, recupere un stock criopreservado de algas Shewanella del almacenamiento.Luego, en el gabinete de bioseguridad, use una espátula de acero inoxidable para extraer un mililitro del material congelado del tubo de almacenamiento y colóquelo en una de las alícuotas de 12.5 mililitros que contienen Caldo LB Lennox. Coloque la muestra en una incubadora a 37 grados centígrados e incube el cultivo durante 24 horas. A continuación, prepara las placas de agar.Disuelva dos tabletas de caldo LB Lennox con agar en una botella de 100 mililitros que contenga 100 mililitros de agua. Use una barra para revolver el contenido durante 20 minutos y luego cúbralo herméticamente. Una vez esterilizado en autoclave, alícuota 20 mililitros en cada una de las cuatro placas de Petri.Deje que la solución se enfríe a temperatura ambiente en la campana. Y luego cubre los platos. Etiquete las tres botellas preparadas con 100 mililitros de caldo LB Lennox con el número uno, el número dos y el número tres.Pipetear 0,1 mililitros del cultivo bacteriano resultante en el primer frasco. Tape el frasco y gírelo con la mano durante un minuto para obtener una solución homogénea. A continuación, pipetee 0,1 mililitros desde el frasco número uno hasta el frasco número dos.Nuevamente, tape la botella y gírela con la mano durante un minuto. Realice la última dilución pipeteando 0,1 mililitros de la botella número dos en la botella número tres. Tapa la botella y agítala con la mano durante un minuto.Y luego pipetee 20 microlitros de la solución en cada una de las cuatro placas de Petri. Luego, coloque cuatro cuentas de vidrio de tres milímetros de diámetro esterilizadas en autoclave en cada una de las placas de Petri. Cierre las tapas de las placas de Petri y agítelas con la mano durante un minuto.Cuando termine, voltee las placas de Petri boca abajo e incube las placas en una incubadora a 37 grados centígrados durante 24 horas. Con una espátula de acero inoxidable, elija las bacterias monoclonales resultantes de las cuatro placas de Petri y colóquelas en los siete tubos restantes que contienen 12,5 mililitros de caldo LB Lennox. Deje los tubos en la incubadora a 37 grados centígrados durante 24 horas y luego elija el que tenga la mayor dispersión de luz utilizando el método colorimétrico visual.Coloque 10 gramos de caldo LB Lennox, 10 gramos de cloruro de sodio y 10 gramos de glucosa en una botella de laboratorio de 500 mililitros. Luego agregue agua hasta que el volumen alcance los 450 mililitros. Agregue una barra de teflón y revuelva durante 20 minutos.Una vez mezclado, qutoclave esta solución a 120 grados centígrados durante 10 minutos. A continuación, mida 16,5 gramos de tungstato de sodio dihidratado y colóquelo en una botella de 100 mililitros. Agregue agua hasta que el volumen alcance los 50 mililitros.Agregue una barra de teflón y revuelva la solución durante 20 minutos. La concentración de solvente de tungstato de sodio debe ser alta para garantizar la forma esférica de una microcápsula, pero no demasiado alta para matar las bacterias. Una vez esterilizada en autoclave, filtre la solución a través de un filtro de fibra de vidrio con poros de una micra para obtener el filtrado.Vierta el filtrado a mano en la botella de 450 mililitros con caldo LB Lennox que contiene glucosa y sal. A continuación, alícuota de la solución resultante en 10 tubos de centrífuga de 50 mililitros. Recupere el cultivo que contiene las bacterias monoclonales y agregue 50 microlitros en cada uno de los tubos de centrífuga de 10 50 mililitros que contienen el medio de tungstato de sodio.Incube los 10 tubos en una incubadora a 37 grados centígrados durante 120 horas. Después de la incubación, coloque cada uno de los tubos en un ultrasonicador y sonique las células a 20 kilohercios con 150 vatios durante una hora. Centrifuga los tubos.Y luego retire el líquido transparente con una pipeta. A continuación, agregue agua. Y luego sonicar y centrifugar los tubos una vez más.Después de la segunda centrificación, retire el líquido claro de los tubos con una pipeta. A continuación, añada 35 mililitros de etanol al 99,8% y vuelva a ultrasembrar las muestras. Enjuague los minerales centrifugándolos, añadiendo alcohol y sonicando la muestra una vez más.A continuación, retire el líquido transparente de los tubos con una pipeta e inmediatamente tape los tubos sin secar la muestra. Esta imagen SEM muestra la cáscara hueca rota hecha de tungstato de sodio que fue excretado por el alga Shewanella utilizando glucosa como fuente de carbono. Gránulos de aproximadamente 40 a 60 nanómetros de diámetro cuelgan fuera de la cáscara.La cáscara en sí está hecha de gránulos de aproximadamente 22 nanómetros de diámetro. Al alejar la imagen, se puede ver la relación entre la longitud y el diámetro de estas conchas huecas. Estas conchas esféricas tienen una relación longitud-diámetro de uno a uno y se obtuvieron utilizando una alta concentración de oxianiones metálicos superiores a 100 milimolares en los medios de cultivo.Al disminuir la concentración de oxianiones en el medio de cultivo a alrededor de 20 milimolares, la bacteria produce cáscaras de tungstato de sodio con una relación longitud-diámetro de tres a uno. Después de su desarrollo, esta técnica ayudó al investigador en el campo de la bionanotecnología a explorar la posibilidad de hacer una microestructura similar a una microcápsula de un material de óxido metálico con la ayuda de una bacteria gramnegativa.

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Research

Investigación

JoVE Journal

Chemistry

Química

Fuente: Lin, P., et al. Sintetización de microcápsulas de tungstato de sodio y molibdato de sodio mediante excreción mineral bacteriana. J. Vis. Exp. (2018).Este vídeo demuestra el procedimiento para sintetizar microcápsulas rígidas de óxido metálico mediante el cultivo de bacterias reductoras de metales con iones metálicos, seguido de una purificación secuencial mediante sonicación, centrifugación y lavado con etanol.

Síntesis de microcápsulas de óxido metálico utilizando bacterias reductoras de metales

La preparación y la exfoliación de CaCuSi 4 O 10 y BaCuSi 4 O 10 se describen. Tras la agitación en agua caliente, CaCuSi 4 O 10 exfolia espontáneamente en monocapas, mientras que BaCuSi 4 O 10 requiere ultrasonidos en disolventes orgánicos. Infrarrojo cercano (NIR) de formación de imágenes ilustra las propiedades de emisión NIR de estos materiales, y dispersiones acuosas de estos nanomateriales son útiles para el procesamiento de solución.

Exfoliación de azul y Han egipcia Azul, Dos pigmentos a base de silicato alcalino Tierra Cobre

Se describe la síntesis sol-gel mediada por surfactante de titanato monosódico de tamaño nanométrico, junto con la preparación del material modificado con peróxido correspondiente. También se presenta una reacción de intercambio iónico con Au(III).

Síntesis y Reacción Química de tamaño nanométrico monosódico titanato

En este trabajo presentamos un método para sintetizar nanopartículas de sulfuro de cadmio (CdS) libres de ligando basado en un copolímero de azufre único. El copolímero de azufre funciona como un solvente de alta temperatura y una fuente de azufre durante la síntesis de nanopartículas y estabiliza las nanopartículas después de la reacción.

Síntesis del ligando libre de CdS nanopartículas dentro de una matriz de copolímero de azufre

Este protocolo / manuscrito describe un proceso simplificado para la producción de cápsulas exina sporopollenin (segundos) de las esporas de Lycopodium clavatum y para la carga de compuestos hidrófilos en estos SEC.

Las cápsulas de origen vegetal extracción de microencapsulación para Aplicaciones

A través el sulfurization previamente depositados de metales de transición, se pueden fabricar cristal 2D área grande y vertical hetero-estructuras. Película de transferencia de los procedimientos de fabricación del dispositivo se demuestran también en este informe.

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Análisis de minerales producidos por hFOB 1.19 y Saos-2 células usando la microscopia electrónica transmisión con microanálisis de rayos x dispersiva de energía

Aquí, presentamos una síntesis de una olla, libre de metal de transición de tioles y thioesters de haluros aromáticos y thiomethoxide de sodio, seguido por la preparación de monocristales de una red de metal dithiolene con especies de tiol generados in situ desde el thioester más estable y manejable.

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Este artículo demuestra los principios de una inyección rápida, mínimamente invasiva de micropartículas fluorescentes en el circulatory system de peces pequeños y la visualización en vivo de las micropartículas en sangre de peces.

Simple y eficaz administración y visualización de micropartículas en el sistema circulatorio de peces pequeños con inyección de riñón

Este protocolo detalla la síntesis de nanocápsulas de conversión ascendente para su posterior uso en resinas fotopolimerizables para la impresión 3D volumétrica facilitada por la conversión ascendente por fusión triplete.

Síntesis de nanocápsulas de conversión ascendente de fusión triplete

Este protocolo presenta un sistema microfluídico para estudiar la precipitación microbiana de minerales de óxido de manganeso. La formación de biominerales se mide in situ mediante microscopía óptica y análisis de imágenes. Este enfoque puede adaptarse para investigar la precipitación de otros minerales biogénicos de colores distintivos en ambientes porosos.

Una plataforma microfluídica para investigar la precipitación microbiana de óxidos metálicos en medios porosos

Aprende a sintetizar microcápsulas de tungstato y molibdato de sodio mediante excreción bacteriana con Shewanella algae. Este método ecológico permite producir estructuras esféricas huecas de óxidos metálicos a gran escala.

Síntesis de tungstato de sodio y sodio molibdato microcápsulas vía excreción bacteriana de minerales

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