Qui vengono presentati i protocolli per la precipitazione microbiologicamente indotta della calcite (MICP) utilizzando il batterio Sporosarcina pasteurii. Il carbonato di calcio precipitato è stato caratterizzato mediante microscopia ottica e microscopia elettronica a scansione (SEM). È inoltre dimostrato che l'esposizione a MICP aumenta la resistenza alla compressione della spugna.
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Articolo metodologico
Microbiologicamente indotta Calcite Precipitazioni Mediata da
In questo articolo
Sommario
Abstract
La particolare batterio sotto inchiesta qui (S. pasteurii) è unico nella sua capacità, nelle giuste condizioni, di indurre l'idrolisi di urea (ureolysis) in ambienti presenti in natura attraverso la secrezione di un ureasi. Questo processo di ureolysis, attraverso una catena di reazioni chimiche, porta alla formazione di precipitati di carbonato di calcio. Questo è noto come Microbiologicamente Induced Calcite Precipitazioni (MICP). I protocolli di coltura adeguate per MICP sono descritti qui. Infine, esperimenti di visualizzazione in diverse modalità di microscopia sono state effettuate per capire i vari aspetti del processo di precipitazione. Tecniche come la microscopia ottica, microscopia elettronica a scansione (SEM) e X-Ray Photo-elettroni Spectroscopy (XPS) sono stati impiegati per caratterizzare chimicamente il prodotto finale. Inoltre, la capacità di questi precipitati ad ostruire i pori all'interno di un mezzo poroso naturale è stato dimostrato attraverso un esperimento qualitativa dove spugnabarre sono stati usati per simulare un poro-rete con una gamma di scale di lunghezza. Una barra spugna imbevuta nel terreno di coltura contenente le cellule batteriche indurisce l'intasamento dei suoi pori risultanti dal processo continuo di precipitazione chimica. Questa barra spugna indurito presenta una resistenza superiore rispetto a un bar spugna controllo che si comprime e spremuto sotto l'azione di un carico esterno applicato, mentre la barra indurito è in grado di sostenere lo stesso peso con poca deformazione.
Introduzione
Sporosarcina pasteurii è un batterio gram-positivo in grado di sopravvivere in ambienti fortemente alcaline (pH ~ 10) 1 ed è una delle specie batteriche che possono diventare un agente causativo di un fenomeno chiamato Microbiologicamente Induced Calcite Precipitation (MICP) 2-4. MICP è un processo in cui la precipitazione di carbonato di calcio è indotta da certi microbi in condizioni ambientali idonee. S. pasteurii ha assunto importanza negli ultimi anni a causa della sua identificazione come possibile agente per indurre un significativo volume di MICP in determinate condizioni. Questa possibilità deriva dal fatto che S. ....
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Protocollo
NOTA: Eseguire i protocolli sperimentali nell'ordine descritto di seguito. Il protocollo di coltura batterica è discusso nella sezione 1 (vedi anche figura 1). Sezione 2 descrive il protocollo per arricchire il terreno di coltura utilizzando additivi esterni. La sezione 3 descrive i protocolli per la microscopia multi-mode. I pesi di tutti i singoli componenti possono essere misurati con una bilancia analitica. Volume di ogni soluzione può essere misurata utilizzando un cilindro tarato.
NOTA: i protocolli di biosicurezza adeguato devono essere seguite per le sezioni 1 - 2. Consultare l'ufficio di sicurezza istituz....
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Risultati
S. pasteurii essere un alkaliphile 24 possono sopravvivere in condizioni relativamente difficili. Quando il protocollo cultura di cui sopra è seguita, e S. pasteurii è cresciuto all'interno di una camera, i batteri porta alla precipitazione di carbonato di calcio nel tempo (Figura 2A). Figura 2 (b) mostra un contrasto di fase ottica dell'immagine microscopica della popolazione cellulare batterica nel terreno di coltur.......
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Discussione
Passi critici: Questo manoscritto descrive in dettaglio i protocolli per la coltura di un campione vitale di S. pasteurii. Una volta che la coltura è stato preparato, deve essere opportunamente arricchito. Questo è un passo chiave fondamentale per il successo dell'esperimento, perché un fallimento per fornire l'ambiente chimico adeguato porta a uno scale temporali molto lunghi di precipitazioni o di una completa mancanza della stessa. S. pasteurii è molto sensibile a diverse az.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Desideriamo ringraziare i partner dell'Iniziativa Helmholtz-Alberta, l'Associazione Helmholtz e l'Università di Alberta, per il supporto derivante dalla partecipazione a questa collaborazione. Il finanziamento della ricerca è fornito dall'Iniziativa e dal Fondo di Networking dell'Associazione Helmholtz, dai Centri Helmholtz partecipanti e dal governo dell'Alberta attraverso il programma ecoTrust dell'Alberta Environment.
La dottoressa Tanushree Ghosh è grata per i suoi input critici in una serie di fasi cruciali.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Petridish | Fisher Scientific | FB0875712 | Petridish utilizzati come piastre di agar |
| Fiasche in pyrex | Fisher Scientific | S63268 | Corning Erlenmeyer |
| Tris-Base | Promega | H5133 | utilizzato per produrre |
| acido cloridrico | Sigma-Aldrich | H9892 | 1.0 N, bioreagente, adatto per colture cellulari |
| Polvere di agar | Sigma-Aldrich | A1296 | testato per microbiologia, testato per colture cellulari vegetali, testato per colture cellulari, |
| polvere Solfato di ammonio | Sigma-Aldrich | A4418 | per biologia molecolare |
| Estratto di lievito in polvere | Sigma-Aldrich | 51475 | |
| Cilindro graduato | Cole-Parmer | CP08559GC | Cole-Parmer Classe A Cilindro graduato con Cal Cert,TC; 1.000 ml,1/confezione |
| Bilancia analitica | OHAUS | AX124E | utilizzata per misurare il peso dei reagenti |
| Autoclave | Brinkmann | 58619000 | |
| Nastro per autoclave | VWR | 52428864 | |
| foglio di alluminio | Sigma-Aldrich | Z185140 | utilizzata per sigillare il pallone prima di metterlo in autoclave Batterico |
| Stock | Cedarlane | 11859 | -80 ° C stock di S. pasteurii, ATCC No. è menzionato contro Cat. No. |
| Pipettatori meccanici a canale singolo Mline, volume variabile | Biohit | 725010 | Commercializzato da VWR con il numero di catalogo 14005976 |
| Punta per micropipette | Fisher Scientific | 212772B | Utilizzato per graffiare le piastre di agar |
| Legante per incubatori | 80079098 | Incubatore per microbiologia, | |
| incubatore con agitazione | VWR | 14004300 | VWR Signature Benchtop Shaking Incubatori |
| Soluzione salina tampone fosfato (PBS) | Pipet-Aid Sigma-Aldrich | P7059 | |
| BD Falcon Express | BD Biosciences | 357590 | Commercializzato da VWR con il numero di catalogo 53106220 |
| Parafilm | Sigma-Aldrich | P7793 | Utilizzato per sigillare le piastre Agar |
| Urea | Sigma-Aldrich | U1250 | Arricchimento per mezzo nutritivo |
| Bicarbonato di sodio | Sigma-Aldrich | S8875 | Arricchimento per terreno nutritivo |
| Cloruro di calcio | Sigma-Aldrich | C1016 | Arricchimento per terreno nutritivo |
Riferimenti
- Gibson, T. An investigation of the Bacillus pasteurii group. Journal of Bacteriology. 28, 491-502 (1934).
- Greenfield, L. J. Metabolism and concentration of calcium and magnesium and precipitation of calcium carbona....
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Ristampe e permessi
