מאמר שיטה

פיתוח ביופילם מונולייר חיידקי באמצעות כור אלקטרוכימי

31 במרץ 2026

במאמר זה

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מקור: Tokunou, Y. ואחרים, זיהוי אלקטרוכימי של השפעת איזוטופ קינטי של דויטריום על הובלת אלקטרונים חוץ-תאית ב-Shewanella oneidensis MR-1. J. Vis. Exp. (2018)

סרטון זה מדגים את ההרכבה וההפעלה של מודל כור אלקטרוכימי שנועד לדמות יצירת ביופילם על פני אלקטרודות. גירוי אלקטרוכימי מבוקר מקדם הידבקות מיקרואורגנית, מה שמוביל להתפתחות הדרגתית של ביופילם מונו-שכבה חיידקית.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. בניית כור אלקטרוכימי בעל שלוש אלקטרודות (איור 1)
    1. שים תת-תחמוצת מדומה בדיל (ITO) כאלקטרודה הפועלת בתחתית הכור.
    2. לאחר מכן, יש להכניס גליל זכוכית (קוטר 2 ס"מ) וכיסוי פוליטטראפלואוראתילן (PTFE). לאחר מכן מכניסים כלוריד כסף/כסף (Ag/AgCl) (כלוריד אשלגן, KCl רווי) וחוט פלטינה לכור כאלקטרודות ייחוס ונגד, בהתאמה.
      הערה: כדי למנוע דליפת אוויר ותמיסה, הכנס יריעת גומי בוטיל בין כל רכיב.
    3. הוסף 4.0 מ"ל מדיום מוגדר (DM) בתוספת 10 מ"מ לקטט ותמצית שמרים של 0.5 גרם ל-L אל הכור האלקטרוכימי.
    4. לאחר אישור שאין דליפה מהכור האלקטרוכימי, הזרימו את גז החנקן אל הכור האלקטרוכימי במשך 20 דקות כדי לשמור על תנאים אנאירוביים בתוך הכור האלקטרוכימי.
      הערה: כדי למנוע זיהום עם מיקרובים אחרים, יש לסנן את הגז לפני שהוא זורמת אל הכור האלקטרוכימי.
    5. חבר את הכור האלקטרוכימי לפוטנציוסטט והפעיל +0.4 וולט (לעומת אלקטרודת מימן סטנדרטית, SHE) על אלקטרודת ITO, תוך שמירה על טמפרטורת הכור האלקטרוכימי ב-30°C באמצעות מערכת מחזור מים חיצונית.
      הערה: כדי למנוע השפעת שדה חשמלי חיצוני, יש להכניס את הכור האלקטרוכימי לכלוב פאראדיי.
  2. גידול אלקטרוכימי של תאי S. oneidensis MR-1 (איור 1 ואיור 2)
    1. כוונן את צפיפות התאים של ההשעיה שהתקבלה בשלב 1.1 לצפיפות אופטית של 1.43 ב-600 ננומטר (OD600) עם DM בתוספת 10 מ"מ לקטט ותמצית שמרים של 0.5 גרם לליטרים.
      הערה: כדי לקבל את ה-OD600 הנכון, יש להחיל את תליית התא של OD600 ≤ 0.8 על ספקטרומטר UV-vis לפני כיוון ה-OD600 ל-1.43.
    2. מוסיפים 0.3 מ"ל מהמתלה של התא אל הכור האלקטרוכימי דרך פתח ההזרקה באמצעות מזרק: ה-OD600 בכור משתנה ל-0.1.
      הערה: הוספת תליית תא של 0.3 מ"ל עם OD600 = 1.43 לתוך כור אלקטרוכימי המכיל מדיום של 4.0 מ"ל מביאה ל-4.3 מ"ל תמיסה עם OD600 = 0.1. כאשר משתמשים בכורים אחרים עם נפחים שונים, נדרש חישוב צפיפות התא.
    3. המשך את היישום הפוטנציאלי ב-+0.4 וולט (לעומת SHE) לאלקטרודת ITO למשך 25 שעות.
      הערה: לצורך יצירת ביופילם מונולייר על אלקטרודת ITO, יש לוודא שהזרם המיוצר מציג סטייה של פחות מ-50% מאיור 2.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Figure_1.jpg

איור 1: כור אלקטרוכימי ששימש במחקר זה. צילום של התא האלקטרוכימי לפני הבנייה (א) ואחרי הבנייה (ב). (ג) איור סכמטי של הכור האלקטרוכימי לאחר 25 שעות של חיסון אלקטרוכימי ב-+0.4 וולט לעומת SHE.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
גליל זכוכיתלא זמיןלא זמיןמיוצר בהתאמה אישית, משמש ככור אלקטרוכימי
כיסוי ובסיס PTFEלא זמיןלא זמיןמיוצר בהתאמה אישית, משמש ככיסוי וכבסיס לכור האלקטרוכימי
גומי בוטיללא זמיןלא זמיןמותאם אישית, מוכנס בין כל רכיב של הכור האלקטרוכימי
ספטהמדעי GL3007-16101משמש כנמל הזרקה לכור אלקטרוכימי
אלקטרודת תחמוצת בדיל (ITO) עם אינדיוםGEOMATECמס' 0001משמש כאלקטרודה עובדת, 5Ω/sq
אלקטרודה רוויה של Ak/AgCl KClהוקוטו דנקוHX-R5משמש כאלקטרודה ייחוס, Φ0.30 מ"מ
חוט פלטינהשיתוף הפעולה של נילאקוPT-351325משמש כאלקטרודה נגדית
לוריה-ברטאני (LB) ברוט, מילרבקטון, דיצ'קינסון ושות'244620מדיום לקדם-גידול של S. oneidensis MR-1
בקטו אגרבקטון, דיצ'קינסון ושות'214010 
NaHCO₃וואקו191-01305משמש למדיום מוגדר (DM)
CaCl₂·2H₂Oוואקו031-00435משמש ל-DM
NH₄Clוואקו011-03015משמש ל-DM
MgCl₷6H₂Oוואקו135-00165משמש ל-DM
NaClוואקו191-01665משמש ל-DM
2-[4-(2-הידרוקסיאתיל)-1-פיפרזיניל] חומצה אתאנסולפונית (HEPES)דוג'ינדו346-08235משמש ל-DM
תמיסת נתרן לקטטוואקו195-02305 
תמצית שמרי בקטובקטון, דיצ'קינסון ושות'212750 
תחמוצת דויטריום (D, 99.9%)מעבדות איזוטופ קיימברידג' בע"מ.DLM-4-PKאדיטיבציה לניסויי אפקט איזוטופים קינטיים
חממהטוקיו ריקאקיקאי בע"מ.LTI-601SDמשמש לגידול טרום-גידולי
שייקרTAITECNR-3משמש לגידול טרום-גידולי
מכונת אוטוקלאבטומי סייקו בע"מ.LSX-500משמש לעיקור הכור האלקטרוכימי והמדיום
ספסל נקיסניוMCV-91BNFמשמש למניעת זיהום של הכור האלקטרוכימי והתווך במיקרואורגניזמים אחרים
מפריד צנטריפוגהאפנדורף5430Rנדרשת מהירות סיבוב של עד 6000×g
גנרטור גז חנקןפואקו בע"מPNTN-2ניתן גם להשתמש בצילינדר גז חנקן במקום גנרטור גז
ספקטרומטר UV-visשימדזוUV-1800משמש לאופטימיזציה של צפיפות תאים
פוטנציוסטטביולוגיקהVMP3משמש ליצירת ביופילם וניסויים באפקט איזוטופים קינטיים
סירקולטור מים תרמייםכאחדTR-1Aמשמש לתחזוקת טמפרטורת הכור האלקטרוכימי
כלוב פאראדייהוקוטו דנקוHS-201Sמשמש לניסויים אלקטרוכימיים

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

Shewanella OneidensisITO

מאמרים קשורים