Name: Synthèse de Tungstate de Sodium et de Microcapsules de Molybdate de Sodium par l’excrétion de minéraux bactérienne (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-30T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 53 s
Description: Découvrez la fabrication de microcapsules de tungstate et molybdate de sodium par excrétion bactérienne écologique. Cette méthode utilise Shewanella algae pour produire des structures sphériques creuses en masse.

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Ce travail est soutenu par le ministère de la Science et de technologie, Taiwan, République de Chine, accorde moins de numéro plus 105-2221-E-011-008, et aussi par avancé-Connectek Inc., Taipei, Taiwan, ROC sous contrat numéro RD Réf. n ° 6749 et Dept. Réf. no 011 à travers le Diplômé Institut d’Ingénierie électro-optique, National Taiwan University of Science et la technologie.

ATTENTION : Utilisez des gants en latex, lunettes de protection et un manteau de laboratoire permettant d’effectuer l’expérience. N’importe quand par le cabinet de prévention des risques biotechnologiques, allumez le ventilateur armoire et garder la porte de l’armoire mi-clos.
1. préparation des perles de verre
<ol><li>Placez 100 perles de verre de 3 mm de diamètre dans un flacon de 100 mL laboratoire et puis couronner étroitement.</li>
	<li>Stériliser le contenu à 120 ° C pendant 10 min.</li>
	<li>Laisser la bouteille pour refroidir à température ambiante, puis placez-le dans la prévention des risques biotechnologiques du cabinet.</li>
</ol>2. préparation du bouillon de lysogénie (LB)
<ol><li>Dissoudre 8 g de poudre de bouillon LB-Lennox dans une bouteille de 500 mL laboratoire avec 400 mL d’eau.</li>
	<li>Mélanger le contenu avec un barreau d’agitateur magnétique PTFE pendant 20 min et puis couronner étroitement.</li>
	<li>Stériliser le contenu à 120 ° C pendant 10 min.</li>
	<li>Laisser la solution pour refroidir à la température ambiante et placez-le dans la prévention des risques biotechnologiques du cabinet.</li>
	<li>Aide d’une pipette, aliquote le bouillon dans huit tubes à centrifuger de 15 mL dans la prévention des risques biotechnologiques armoire (12,5 mL chacune).</li>
	<li>Aliquoter le bouillon restant dans trois bouteilles de 100 mL laboratoire dans la biosécurité du cabinet (de 100 mL chacun). Plafonner les trois bouteilles hermétiquement. Gardez-les dans la prévention des risques biotechnologiques du cabinet.</li>
</ol>3. la culture d’algues Shewanella
<ol><li>Utiliser la souche cryoconservée surgelée.</li>
	<li>Dans la prévention des risques biotechnologiques du cabinet, choisir 1 mL du matériau gelé du tube congelé avec une spatule en acier inoxydable et placez-le dans un tube à centrifuger préparé à l’étape 3.5.</li>
	<li>Incuber les cultures pendant 24 h dans un incubateur à 37 ° C.</li>
</ol>4. préparation des boîtes de Pétri LB-Lennox (bouillon avec Agar)
<ol><li>Dissoudre deux comprimés de LB-Lennox (bouillon avec agar) dans un flacon de 100 mL laboratoire avec 100 mL d’eau.</li>
	<li>Mélanger le contenu avec un barreau d’agitateur magnétique PTFE pendant 20 min et puis couronner étroitement.</li>
	<li>Stériliser le contenu à 120 ° C pendant 10 min.</li>
	<li>Dans la prévention des risques biotechnologiques armoire, aliquote de main 100 mL de solution dans 4 boîtes de Pétri, chacun assurant recevoir environ 25 mL. Laisser la solution refroidir à température ambiante.</li>
</ol>5. préparation de bactéries monoclonales
<ol><li>Dans la prévention des risques biotechnologiques du cabinet, identifiez les trois bouteilles préparées à l’étape 2.6, #1, #2 et #3, respectivement.</li>
	<li>Pipetter 0,1 mL de la suspension bactérienne obtenue à l’étape 3.3 dans la bouteille #1. Boucher la bouteille et faites-la pivoter à la main pendant 1 min obtenir une solution homogène.</li>
	<li>Pipetter 0,1 mL du liquide bactérien qui en résulte dans l’étape 5.2 dans la bouteille #2. Boucher la bouteille et faites-la pivoter à la main pendant 1 min obtenir une solution homogène.</li>
	<li>Pipetter 0,1 mL du liquide bactérien qui en résulte dans l’étape 5.3 dans la bouteille #3. Boucher le flacon et agiter à la main pendant 1 min obtenir une solution homogène.</li>
	<li>Distribuer le liquide en bouteille #3 dans les 4 boîtes de Pétri, préparé à l’étape 4.4, à l’aide d’un volume de 0,02 mL chacun.</li>
	<li>Mettre les perles de verre préparés à l’étape 1.3 dans les 4 boîtes de Pétri utilisé, 4 perles dans chaque plat.</li>
	<li>Fermer les couvercles des plats Petri et les secouer à la main pendant 1 min.</li>
	<li>Renversez les boîtes de Pétri et incuber dans un incubateur à 37 ° C pendant 24 h.</li>
</ol>6. la multiplication des bactéries monoclonales
<ol><li>Aller chercher 7 tubes préparées à l’étape 2.5.</li>
	<li>Choisir les bactéries monoclonales résultants de la 4 boîtes de Pétri préparées à l’étape 5.8 avec une spatule en acier inoxydable-et mettez-les dans des 7 tubes séparément.</li>
	<li>Laisser les 7 tubes dans un incubateur à 37 ° C pendant 24 h.</li>
	<li>Choisir celui avec la plus grande diffusion de la lumière à l’aide de la méthode colorimétrique visuelle.</li>
</ol>7. préparation du bouillon LB-Lennox avec le Glucose et sel
<ol><li>Mettre 10 g de bouillon LB-Lennox, 10 g de NaCl et 10 g de glucose dans un flacon de 500 mL laboratoire. Ajouter de l’eau jusqu'à ce que le volume s’élève à 450 mL.</li>
	<li>Mélanger le contenu avec un barreau d’agitateur magnétique PTFE pendant 20 min.</li>
	<li>Stériliser le contenu à 120 ° C pendant 10 min.</li>
</ol>8. préparation de Tungstate de Sodium
<ol><li>Mettre 16,5 g Na de Tungstate de Sodium2WO4.2H2O dans un flacon de 100 mL laboratoire avec une spatule en acier inoxydable. Ajouter de l’eau jusqu'à ce que le volume s’élève à 50 mL.</li>
	<li>Mélanger le contenu avec un barreau d’agitateur magnétique PTFE pendant 20 min.</li>
	<li>Stériliser le contenu à 120 ° C pendant 10 min.</li>
	<li>Dans la prévention des risques biotechnologiques armoire, téléchargez le filtrat via un filtre en fibre de verre sous vide avec des pores de 1 µm.</li>
</ol>9. préparation de la LB avec le Glucose, le sel et Tungstate de Sodium
<ol><li>Dans la prévention des risques biotechnologiques armoire, versez le filtrat acquit en étape 8,4 à la main sur la solution de glucose et de sel préparé à l’étape 7.3.</li>
	<li>Dans le cabinet de prévention des risques biotechnologiques, aliquot avec une pipette de la solution résultante de 500 mL à l’étape 9.1 dans des tubes à centrifuger 10 x 50 mL.</li>
</ol>10. la culture des bactéries
<ol><li>Dans la prévention des risques biotechnologiques armoire, aller chercher le liquide préparé à l’étape 6,4 et aliquote il avec une pipette dans les 10 tubes à essai préparés à l’étape 9.2, avec chaque tube recevant 0,05 mL.</li>
	<li>Incuber les 10 tubes dans un incubateur à 37 ° C pendant 120 h.</li>
</ol>11. la récolte de minéraux BME
<ol><li>Ultrasonicate chacun des 10 tubes à l’étape 9.2 à 20kHz avec 150 W pendant 1 h.</li>
	<li>Centrifuger les tubes à 2 025 x g pendant 1 h.</li>
	<li>Retirer le liquide clair dans les tubes avec une pipette, ajouter de l’eau et puis répétez les étapes 11.1 et 11.2 une fois de plus.</li>
	<li>Retirer le liquide clair dans les tubes avec une pipette, ajouter l’alcool et puis ultrasonicate eux à 20kHz avec 150 W pendant 1 h.</li>
	<li>Centrifuger les tubes à 2 025 x g pendant 1 h.</li>
	<li>Répétez les étapes 11.4 et 11.5 une fois de plus</li>
	<li>Récolter des minéraux BME en retirant le liquide clair dans les tubes avec une pipette. par la suite, immédiatement cap les tubes sans exécuter n’importe quel processus de séchage.</li>
</ol>12. oscillant température avec Pandoraea SP. et Molybdate
<ol><li>Culture Pandoraea SP. , de la même manière tout comme aux étapes 2, 3, 4, 5 et 6 pour les algues de Shewanella. Le résultat de cette étape correspond à celle de l’étape 6.4.</li>
	<li>Faire un bouillon LB avec glucose et sel de la même manière tout comme aux étapes 7, 8 et 9, sauf que le 16,5 g de tungstate de sodium dans l’étape 7.1 est remplacé avec 12 g de molybdate de sodium, Na2MoO4 · 2H2O. Le résultat de cette étape correspond à celle de l’étape 9.2.</li>
	<li>Dans la prévention des risques biotechnologiques armoire, extraction liquide préparé en étape 12.1 et aliquote avec une pipette dans les 10 tubes préparées à l’étape 12.2, avec chaque tube récepteur 0,05 mL.</li>
	<li>Incuber les 10 tubes à l’étape 12.3 sous des températures oscillants pour 120 h dans une réciproque secouant bain, oscillant de la température 5 fois entre 25 ° C et 37 ° C, avec chacune des températures d’une durée de 12 h.</li>
</ol>

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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

En ce qui concerne la cohérence des résultats expérimentaux, la préparation et la multiplication des bactéries monoclonales sont essentiels. Cette expérience, différente de la modèle synthèse expériences15,16, employait des bactéries Gram-négatives bioactifs. Pour obtenir un seul mur, nous avons choisi des bactéries procaryotes au lieu de bactéries eucaryotes comme la levure15. Pour obtenir une forme sphérique avec un rapport longueur-diamètre de 1:1, au lieu d’un plus grand ratio de longueur diamètre16, nous avons nourri bactéries avec une concentration beaucoup plus élevée des oxyanions pour les manipuler à rétrécir dans une forme sphérique, rendant les microcapsules avec un mur unique, ronde et fin (< 30 nm).
Le BME repose essentiellement sur l’ajustement de la concentration des oxyanions pour contrôler le métabolisme des bactéries, il contient deux limites. Tout d’abord, la concentration des oxyanions est limitée par la solubilité, bien que la concentration doit être aussi élevée que possible. Deuxièmement, plus bactériennes métabolismes seront arrêtera à une température supérieure à 45 ° C ou moins de 5 ° C, respectivement les limites supérieures et inférieures de notre expérience.
Malgré ces deux limites, le BME a un grand potentiel pour la fabrication de matériaux d’oxyde métallique d’intérêt pratique. Pour étayer cette affirmation, nous allons essayer cette méthode pour faire des microcapsules de zirconium et de microcapsules de fer — le premier étant un bon candidat, matériel pour OS artificiels et le second pour la délivrance de médicaments.

Nanoparticules d’oxyde métallique peuvent être exploitées pour drogue livraison1, construction artificielle OS2, catalyse hétérogène,3, émission de champ4,5, cellules solaires6, capteurs de gaz7, et au lithium piles8. Pour des applications pratiques, la résistance mécanique des nanocristaux tant leur microstructure sont cruciales. Parmi les microstructures, structures de coquille vide peuvent servir à créer des matériaux légers, mécaniquement robuste9. Parmi les structures de coquille vide, une forme sphérique est connue pour être plus rigide qu’une forme ellipsoïdale ; ce dernier a un rapport longueur-diamètre plus élevé que l' ancien10,11. Cet ouvrage décrit un protocole pour la synthèse des microcapsules sphériques par l’intermédiaire de bactéries avec une méthode non toxique à une température ambiante, ce qui contraste avec les autres méthodes, y compris le modèle synthèse méthode12, ultrasons-spray-synthèse assistée par méthode13 et méthode hydrothermale14. Certaines des méthodes alternatives nécessitent modèles12, certains une température aussi élevée que 500 ° C13et some haute pression14. En ce qui concerne la structure résultante, la méthode de synthèse de modèle utilisant le modèle de levure apporte une structure de noyau-enveloppe15, au lieu d’une avec un mur unique, et celle utilisant le modèle d’e. coli produit une structure avec rapport longueur-diamètre de 1.7:0.8 et n’est pas sphérique. 16.
Dans ce travail, nous avons fait des microcapsules d’oxyde métallique avec une simple paroi et de forme sphérique à une température ambiante en exploitant le métabolisme bactérien. La glycolyse bactérienne, un procédé chimique qui métabolise les sources de carbone, comme le glucose et au lactose, sources de carbone sont censées être à l’origine de réduire l’électricité qui y est. Nous avons manipulé le métabolisme bactérien en ajustant la concentration des sources de carbone pour atteindre les buts recherchés. Cette méthode est respectueux de l’environnement, en utilisant des agents non toxique et consommant beaucoup moins d’énergie électrique. Enfin, cette méthode permet la production de microcapsules simplement en augmentant le volume de bouillon.
Avant la méthode, il y a eu un autre deux méthodes utilisant le métabolisme bactérien pour rendre les minéraux : biologiquement induite par minéralisation (BIM)17 et18de la minéralisation biologiquement contrôlées (BCM). BIM ni BCM peut être utilisé pour la fabrication de sodium tungstate et molybdate de microcapsules de tungstate comme notre processus, qui est désigné comme l' excrétion de minéraux bactérienne (BME)19. Dans cette expérience, la forme de microcapsules peut être contrôlée pour avoir un ratio de longueur diamètre de 10:1 à 1:1, et des grains de la taille des nanoparticules qui forment les coquilles peuvent être ajustées allant de 15 nm à 110 nm.

<table><tbody><tr><td>LB(Lennox)bouillon avec gélose en comprimés</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L7075</td><td>1 comprimé pour 50 mL bouillon avec gélose</td></tr><tr><td>LB (Lennox) bouillon</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L3022-1KG</td><td>LB (Lennox) en poudre 1 kg</td></tr><tr><td>de dextrose anhydre</td><td>Nihon Shiyaku réactif</td><td>PL 78695</td><td>glucose</td></tr><tr><td>Sodium Tungstate</td><td>Nihon Shiyaku réactif</td><td>PL 76050</td><td>Na2WO4 &middot ; 2H2O</td></tr><tr><td>Molybdate de</td><td>sodium Nihon Shiyaku Réactif</td><td>PL103564</td><td>Na2MoO4 &middot ; 2H2O</td></tr><tr><td>Chlorure de sodium</td><td>Nihon Shiyaku Réactif</td><td>PL 68131</td><td>NaCl</td></tr><tr><td>Éthanol 99,5</td> % <td>Acros organics</td><td>AC615090040</td><td>CH3CH2OH</td></tr><tr><td>Eau</td><td>fabriquée dans notre université</td><td></td><td>eau désionisée</td></tr><tr><td>Autoclave</td><td>Tomin Medical Equipmenco, Ltd., Taipei City, Taiwan, ROC</td><td>TM-329</td><td>chaleur à 120 &deg ; C pour 10 min</td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Digit System Laboratory System, New Taipei City, Taiwan, ROC</td><td>DSC302SD</td><td>centrifugeuse à 2025 x</td></tr> <tr><td>g-80 &deg ; C Réfrigérateur</td><td>Panasonic</td><td>MDF-U3386S</td><td>Utilisation pour la congélation cryoconserve souche</td></tr><tr><td>Homogénéisateur à ultrasons Sonicateur Processeur Perturbateur de cellule</td><td>Lenox</td><td>UPS-150</td><td>fréquence 20 KHz puissance 150 W</td></tr><tr><td>Incubateur</td><td>Fabriqué par le client</td> Chaleur <td>sur mesure</td><td>à 40 &deg ; C ou refroidir à 18 &deg ; C avec contrôle temporel</td></tr><tr><td>Bains d’agitation réciproques</td><td>Kingtech Scientific Co., Ltd</td><td>WBS-L</td><td></td></tr><tr><td>Plaque chauffante d’agitation numérique</td><td>Corning</td><td>#6797-620D</td><td>utilisation avec barre d’agitation magnétique en PTFE</td></tr><tr><td>Armoire de biosécurité</td><td>Zong Yen co., LTD</td><td>ZYBH-420</td><td>Tous les processus liés aux bactéries sont effectués ici</td></tr><tr><td>Microscope électronique à balayage</td><td>JEOL</td><td>JSM-6500F</td><td>Images MEB</td></tr><tr><td>Tube de centrifugation de 50 mL</td><td>Falcon</td><td>14-432-22</td><td></td></tr><tr><td>Tube de centrifugation de 15 mL</td><td>Falcon</td><td>14-959-53A</td><td></td></tr><tr><td>Flacon de laboratoire 100 mL</td><td>Duran</td><td>21 801 24 5</td><td></td></tr><tr><td>Flacon de laboratoire 500 mL</td><td>Duran</td><td>21 801 44 5</td><td></td></tr><tr><td>Spatule en acier inoxydable</td><td>Chemglass</td><td>CG-1981-10</td><td></td></tr><tr><td>Barres d’agitation jetables en PTFE</td><td>Fisher</td><td>S68066</td><td></td></tr><tr><td>Boîtes de Pétri en plastique</td><td>Fisher</td><td>S33580A</td><td></td></tr><tr><td>algues Shewanella</td><td>Avec l’aimable autorisation de l’auteur #3</td><td>Avec l’aimable autorisation de l’auteur #3</td><td></td></tr><tr><td>Pandoraea sp.</td><td>Avec l’aimable autorisation de l’auteur #3</td><td>Avec l’aimable autorisation de l’auteur #3</td><td></td></tr></tbody></table>

synthèse de tungstate de sodium et de microcapsules de molybdate de sodium par l’excrétion de minéraux bactérienne

Synthesizing Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Microcapsules via Bacterial Mineral Excretion

Nous présentons une méthode, l’excrétion de minéraux bactérienne (BME), pour la synthèse de deux sortes de microcapsules, tungstate de sodium molybdate de sodium et nanoparticules correspondantes des deux oxydes métalliques — le premier étant aussi petit que 22 nm et le dernier 15 nm. Nous avons nourri les deux souches de bactéries, algues Shewanella et Pandoraea SP., avec différentes concentrations d’ions tungstate ou de molybdate. Les concentrations de molybdate et de tungstate d’ont été ajustées pour faire des microcapsules de différents rapports de longueur diamètre. Nous avons constaté que plus la concentration étaient plus de nanoparticules. Les nanoparticules est arrivé avec trois rapports de longueur diamètre : 10:1, 3:1 et 1:1, qui ont été atteints en nourrissant les bactéries respectivement avec une faible concentration, une concentration moyenne et une forte concentration. Les images de microcapsules creux ont été prises par les microsphères d’électrons balayage (SEM). Leurs structures cristallines ont été vérifiés par diffraction des rayons x (DRX) — la structure cristalline du molybdate microcapsules est Na2MoO4 et voilà des microcapsules tungstate Na2WO4 avec Na22O7. Ces synthèses toutes ont été réalisées à une température ambiante proche.

La figure 1 montre la véritables microcapsules sphériques. Les deux les deux souches de la bactérie, Shewanella algues et Pandoraea sp., à l’origine ont un rapport longueur-diamètre de 3:1. Pour atteindre le rapport longueur-diamètre de 1:1, une concentration élevée (&gt; 100 mM) d’oxyanions métalliques est nécessaire. Une faible concentration (&lt; 5 mM) d’oxyanions peut entraîner une longueur au rapport des diamètres de 10:1, en tant que que dans la Figure 2, qui peut provoquer de l’afflux des oxyanions, bloquant la fission binaire des bactéries. Enfin, pour parvenir à un rapport longueur-diamètre de 3:1, comme ça dans la Figure 3, une concentration moyenne (~ 20 mM) des oxyanions est nécessaire. La formation de coquilles sphériques, avec un rapport longueur-diamètre de 1:1, peut être causée par les lecteurs bactériennes qui se faire rétrécir leur surface pour équilibrer l’apport des oxyanions tout en diffusant des oxyanions à travers la membrane cellulaire. Ensemble, les trois chiffres indiquent que le rapport longueur-diamètre peut être réglé à partir de 10:1 à 1:1 simplement en ajustant la concentration des oxyanions.
Figure 4 et Figure 5 montrent la NANOPARTICULE grains de molybdate de sodium en tailles différentes : l’un plus petit étant de 15 nm et la plus grande et un 110 nm. Notez que dans la Figure 5, sur les réservoirs non déchiré, particules de 110 nm peuvent encore être enchaîné entre eux, formant les coquilles poreuses. Plus a été acquise par oscillation de la température du bouillon de culture 5 fois entre 25 ° C et 37 ° C, avec chacune des températures d’une durée de 12 h. Pendant les oscillations de température, grains de différentes tailles peuvent ne pas être produits mais aussi de maintenir la structure micro-sphériques, ce qui signifie que nous pouvons faire des microcapsules avec différentes granulométries, de 15 nm à 110 nm, tout en contrôlant la température du bouillon .
La figure 6 illustre le mur brisé avec des grains plus gros, rester à côté de l’ouverture du mur. L’épaisseur du mur est d’environ 22 nm et le grain plus gros est d’environ 40 à 60 nm. La différence de taille peut résulter de différents processus métaboliques, qui ne sont pas encore identifiés.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig1.jpg"> Figure 1 : image de la SEM de coquilles sphériques creux avec un rapport longueur-diamètre de 1:1. Cette structure était constituée de tungstate de sodium excrété par Shewanella algae avec du glucose comme source de carbone. Reproduit avec la permission de ECS J. de Solid State Sci. et Tech., 6 (3), N3113 (2017). Copyright 2017, la société électrochimique. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig1large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig2.jpg"> Figure 2 : image de la SEM de coquilles creuses long filament avec un rapport longueur-diamètre de 10:1. Cette structure était constituée de molybdate de sodium excrété par SP. Pandoraea avec le glucose comme source de carbone. Reproduit avec la permission de ECS J. de Solid State Sci. et Tech., 6 (3), N3113 (2017). Copyright 2017, la société électrochimique. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig2large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig3.jpg"> Figure 3 : image de la SEM de coques brisées de la creuses en forme de bâtonnet avec un rapport longueur-diamètre de 3:1. Cette structure était constituée de tungstate de sodium excrété par Shewanella algae avec du glucose comme source de carbone. Reproduit avec la permission de ECS J. de Solid State Sci. et Tech., 6 (3), N3113 (2017). Copyright 2017, la société électrochimique. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig3large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig4.jpg"> Figure 4 : image de la SEM de coquilles de molybdate de sodium brisé avec une taille de particule de grain de 15 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig4large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig5.jpg"> Figure 5 : image de la SEM de coquilles de molybdate de sodium brisé et non déchiré avec une taille de particule de grain de 110 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig5large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig6.jpg"> Figure 6 : image de la SEM des coques creuses brisées avec un rapport longueur-diamètre de 1:1. Cette structure était constituée de tungstate de sodium excrété par Shewanella algae avec du glucose comme source de carbone. Granules avec une taille de 40 à 60 nm pendre à l’extérieur de la coque juste à côté d’un grand trou, tandis que le réservoir lui-même est fait de granules avec une taille d’environ 22 nm. Reproduit avec la permission de ECS J. de Solid State Sci. et Tech., 6 (3), N3113 (2017). Copyright 2017, la société électrochimique. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig6large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>

Cet ouvrage présente un protocole pour la fabrication de sodium et tungstate de microcapsules de molybdate sodique par bactéries et leurs correspondants des nanoparticules.

Synthèse de Tungstate de Sodium et de Microcapsules de Molybdate de Sodium par l’excrétion de minéraux bactérienne

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

L’objectif général de cette expérience est de démontrer de nouvelles procédures pour fabriquer des structures sphériques creuses à partir de matériaux d’oxyde à l’aide de bactéries à Gram négatif. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine des bionanomatériaux en montrant comment des microcapsules peuvent être formées à l’aide de bactéries. Le principal avantage de cette technique est qu’elle est respectueuse de l’environnement et qu’elle a le potentiel d’être produite en série.Pesez huit grammes de poudre de bouillon LB Lennox et placez-le dans une bouteille de laboratoire de 500 millilitres avec 400 millilitres d’eau. Ensuite, ajoutez une barre d’agitation magnétique en téflon et remuez le contenu pendant 20 minutes. Fermez hermétiquement le bouillon et autoclavez le contenu à 120 degrés Celsius pendant 10 minutes.Laissez la solution refroidir à température ambiante, puis utilisez une pipette pour aliquote 12,5 millilitres du bouillon dans huit tubes à centrifuger de 15 millilitres. Placez le bouillon restant dans trois bouteilles de laboratoire de 100 millilitres, fermez bien les trois bouteilles et conservez-les dans l’enceinte de biosécurité. Ensuite, récupérez un stock cryoconservé d’algues Shewanella du stockage.Ensuite, dans l’enceinte de biosécurité, utilisez une spatule en acier inoxydable pour retirer un millilitre de matière congelée du tube de stockage et placez-le dans l’une des aliquotes de 12,5 millilitres contenant du bouillon LB Lennox. Placez l’échantillon dans un incubateur à 37 degrés Celsius et incubez la culture pendant 24 heures. Ensuite, préparez les plaques de gélose.Dissoudre deux comprimés de bouillon LB Lennox avec gélose dans une bouteille de 100 millilitres contenant 100 millilitres d’eau. Utilisez un barreau pour remuer le contenu pendant 20 minutes, puis fermez hermétiquement. Une fois autoclave, aliquote 20 millilitres dans chacune des quatre boîtes de Pétri.Laissez la solution refroidir à température ambiante dans la hotte. Et puis couvrez les assiettes. Étiquetez les trois bouteilles préparées avec 100 millilitres de bouillon LB Lennox avec le numéro un, le numéro deux et le numéro trois.Pipetez 0,1 millilitres de la culture bactérienne obtenue dans le premier flacon. Fermez le flacon et faites-le pivoter à la main pendant une minute pour obtenir une solution homogène. Ensuite, pipetez 0,1 millilitres de la bouteille numéro un dans la bouteille numéro deux.Encore une fois, bouchez la bouteille et balancez-la à la main pendant une minute. Effectuez la dernière dilution en pipetant 0,1 millilitres de la bouteille numéro deux dans la bouteille numéro trois. Boucher le flacon et le secouer à la main pendant une minute.Ensuite, pipetez 20 microlitres de la solution sur chacune des quatre boîtes de Pétri. Ensuite, placez quatre perles de verre autoclavées de trois millimètres de diamètre dans chacune des boîtes de Pétri. Fermez les couvercles des boîtes de Pétri et secouez-les à la main pendant une minute.Lorsque vous avez terminé, retournez les boîtes de Pétri et incubez les plaques dans un incubateur à 37 degrés Celsius pendant 24 heures. À l’aide d’une spatule en acier inoxydable, prélevez les bactéries monoclonales résultantes dans les quatre boîtes de Pétri et placez-les dans les sept tubes restants contenant 12,5 millilitres de bouillon LB Lennox. Laissez les tubes dans l’incubateur à 37 degrés Celsius pendant 24 heures, puis choisissez celui qui diffuse le plus de lumière à l’aide de la méthode colorimétrique visuelle.Placez 10 grammes de bouillon LB Lennox, 10 grammes de chlorure de sodium et 10 grammes de glucose dans une bouteille de laboratoire de 500 millilitres. Ajoutez ensuite de l’eau jusqu’à ce que le volume atteigne 450 millilitres. Ajoutez une barre d’agitation en téflon et remuez pendant 20 minutes.Une fois mélangée, versez cette solution à 120 degrés Celsius pendant 10 minutes. Ensuite, mesurez 16,5 grammes de tungstate de sodium dihydraté et placez-le dans une bouteille de 100 millilitres. Ajouter de l’eau jusqu’à ce que le volume atteigne 50 millilitres.Ajoutez une barre d’agitation en téflon et remuez la solution pendant 20 minutes. La concentration de solvant de tungstate de sodium est censée être élevée afin d’assurer la forme sphérique d’une microcapsule, mais pas trop élevée pour tuer les bactéries. Une fois autoclave, filtrez la solution à travers un filtre en fibre de verre avec des pores d’un micron pour obtenir le filtrat.Versez le filtrat à la main dans la bouteille de 450 millilitres avec le bouillon LB Lennox contenant du glucose et du sel. Ensuite, aliquote la solution résultante dans des tubes à centrifuger de 10 à 50 millilitres. Récupérez la culture contenant la bactérie monoclonale et ajoutez-en 50 microlitres dans chacun des tubes à centrifuger de 10 millilitres contenant le milieu de tungstate de sodium.Incuber les 10 tubes dans un incubateur à 37 degrés Celsius pendant 120 heures. Après l’incubation, placez chacun des tubes dans un ultra sonicateur et sonicez les cellules à 20 kilohertz avec 150 watts pendant une heure. Centrifugez les tubes.Et puis retirez le liquide clair à l’aide d’une pipette. Ensuite, ajoutez de l’eau. Ensuite, sonifiez et centrifugez les tubes une fois de plus.Après la deuxième centrification, prélevez le liquide clair dans les tubes à l’aide d’une pipette. Ajoutez ensuite 35 millilitres d’éthanol à 99,8 % et ultrasonisez à nouveau les échantillons. Rincez les minéraux en les centrifugeant, en ajoutant de l’alcool et en sonnant l’échantillon une fois de plus.Ensuite, retirez le liquide clair dans les tubes à l’aide d’une pipette et bouchez immédiatement les tubes sans dessécher l’échantillon. Cette image MEB montre la coquille creuse brisée en tungstate de sodium qui a été excrété par l’algue Shewanella en utilisant le glucose comme source de carbone. Des granules d’environ 40 à 60 nanomètres de diamètre pendent à l’extérieur de la coquille.La coquille elle-même est faite de granules d’environ 22 nanomètres de diamètre. En zoomant vers l’arrière, on peut voir le rapport longueur/diamètre de ces coquilles creuses. Ces coquilles sphériques ont un rapport longueur/diamètre de un pour un et ont été obtenues en utilisant une forte concentration d’oxyanions métalliques supérieure à 100 millimolaires dans le milieu de culture.En diminuant la concentration d’oxianions dans le milieu de culture à environ 20 millimolaires, la bactérie produit des coquilles de tungstate de sodium avec un rapport longueur/diamètre de trois pour un. Après son développement, cette technique a aidé le chercheur dans le domaine de la bionanotechnologie à explorer la possibilité de fabriquer une microstructure comme une microcapsule d’un matériau d’oxyde métallique à l’aide d’une bactérie à Gram négatif.

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JoVE Journal

Chemistry

Chimie

Source : Lin, P., et al. Synthèse de microcapsules de tungstate de sodium et de molybdate de sodium par excrétion de minéraux bactériens. J. Vis. Exp. (2018).Cette vidéo montre la procédure de synthèse de microcapsules d’oxyde métallique rigide en cultivant des bactéries réductrices de métaux avec des ions métalliques, suivie d’une purification séquentielle par sonication, centrifugation et lavage à l’éthanol.

Synthèse de microcapsules d’oxyde métallique à l’aide de bactéries réductrices de métaux

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Synthèse de Tungstate de Sodium et de Microcapsules de Molybdate de Sodium par l’excrétion de minéraux bactérienne

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