En cartographie in situ des propriétés mécaniques des biofilms par Microrhéologie de particules de suivi

Résumé

La microrhéologie de suivi des particules étudie la viscoélasticité des matériaux. Ici, la technique est utilisée pour déterminer la viscoélasticité, la conformité au fluage et les rôles de réticulation efficaces de différents composants matriciels d’un biofilm bactérien. La matrice est constituée de substances polymères sécrétées par les bactéries et ses composants déterminent la structure du biofilm et les propriétés mécaniques.

Résumé

Les cellules bactériennes sont capables de former des communautés de biofilms attachées à la surface, appelées biofilms, en s’enfermant dans des substances polymères extracellulaires (EPS). L’EPS sert d’échafaudage physique et protecteur qui abrite les cellules bactériennes et se compose d’une variété de matériaux, notamment des protéines, des exopolysaccharides et de l’ADN. La composition de l’EPS peut changer, ce qui remodèle les propriétés mécaniques du biofilm pour développer ou soutenir d’autres structures de biofilm, telles que des serpentins, en réponse à des signaux environnementaux. Malgré cela, il existe peu de descriptions quantitatives sur la façon dont les composants EPS contribuent aux propriétés mécaniques et à la fonction des biofilms. La rhéologie, c’est-à-dire l’étude de l’écoulement de la matière, revêt une importance particulière pour les biofilms, car de nombreux biofilms se développent dans des conditions d’écoulement et sont constamment exposés à des contraintes de cisaillement. Il fournit également des mesures et des informations sur l’étalement du biofilm sur une surface. Ici, la microrhéologie de suivi des particules est utilisée pour examiner la viscoélasticité et les rôles de réticulation efficaces de différents composants de la matrice dans diverses parties du biofilm au cours du développement. Cette approche permet aux chercheurs de mesurer les propriétés mécaniques des biofilms à l’échelle microscopique, ce qui pourrait fournir des informations utiles pour le contrôle et l’ingénierie des biofilms.

Introduction

La plupart des cellules bactériennes sont en mesure d'employer planctoniques (sans vie) et (sessiles) modes de ^croissance de 1 attaché de surface. Dans le mode de croissance fixé en surface, les cellules bactériennes sécrètent et se envelopper dans de grandes quantités de substances polymériques extracellulaires (EPS) à former des biofilms. Les EPS se compose principalement de protéines, de l'ADN, exopolysaccharide extracellulaire et est essentielle à la formation de biofilm ^2. Il sert d'échafaudage physique par lequel les bactéries peuvent utiliser pour différencier spatialement et protège les bactéries de conditions environnemental....

Protocole

1. biofilm Culture

1. Préparation de Souches bactériennes
   1. 1 jour avant la culture du biofilm, préparer des cultures bactériennes planctoniques par inoculation de 2 ml de milieu de croissance approprié de culture bactérienne congelé. Utilisez milieu Luria-Broth (10 g ^L -1 NaCl, 10 g d'extrait de levure ^L -1, et 10 g ^L -1 tryptone) pour mucoïde P. aeruginosa et ses Δ pel et Δ PSL mutants défectueux. Incuber une nuit à 37 ° C et 200 rpm conditions secouant. Diluer cultures d'une nuit à une DO ₆₀₀ de 0,40 à l'aide d'un spectrophotomètre.
   2. Assembler configurati....

Résultats

Les propriétés viscoélastiques locaux du biofilm dans différentes régions du biofilm, qui comprenait les vides (moyennes au-dessus du biofilm), des plaines (couche de cellules indifférenciées plat) et microcolonies (voir les étiquettes de la figure 2A) ont été étudiés. Les changements temporels de propriétés viscoélastiques de la maturation du biofilm pendant 3 jours à 5 ont également été déterminés. La MSD des particules dans les vides a été utilisé comme témoin et comparable à la MSD .......

Discussion

Microrhéologie est un outil utile pour les mesures rhéologiques locales dans les systèmes hétérogènes, tels que les biofilms microbiens. Il est une technique non destructive, ce qui permet la surveillance en temps réel des changements rhéologiques sein d'un même échantillon biologique sur plusieurs points temporels. Dans ce protocole, microrhéologie de traces de particules a été appliqué à Pel et mutants exopolysaccharide Psl afin d'enquêter sur la façon dont ils affectent l'élasticité et la réticulation eff.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Fluorsphères	Invitrogen	F-8821	1.0 μ ; Microsphères fluorescentes rouges (580/605) avec modification carboxylate
Zeiss Axio Imager M1	Microscope épifluorescent	Carl Zeiss
Masterflex L/S Entraînement numérique 07523-80	Cole-Parmer	EW-07523-80	Pompe péristaltique
Chambres de cellules d’écoulement	Université technique du Danemark
Piège à bulles	Université technique du Danemark
Tube en silicone	Dow Corning		3 mm de diamètre extérieur, 1  ; mm de diamètre intérieur
Connecteurs en plastique polypropylène transparent  ;	Cole Parmer	06365-83	1/16 po. (1,588 millimètre)
Pinces			Pour serrer les tubes
Lamelles Thermo	Scientific&trade ; Nunc&commerce ;	50 x 24 mm
Seringue 3 ml	Terumo
27   ; G Aiguille	Terumo
2   ; L Bouteilles de stockage/média	VWR® ;
Chariot			pour maintenir l’installation du biofilm

de reliure