Name: 특성화 생활 Biofilms 통해 전자 전송 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-01T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 52 s
Description: 배우세요 생물막의 전기전도도 측정 방법을 통해 미생물 전기화학에서 세포 대사를 지원하는 전자 이동 메커니즘을 규명하세요. 이 기법은 고신호대잡음비를 제공하여 정확한 연구가 가능합니다.

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M.D.Y, S.M.G-S. L.M.T. 인정 사무실의 해군 연구 (상 #N0001415WX01038 및 N0001415WX00195), 해군 연구 실험실, 및 해군 연구 실험실 Nanosciences 연구소; M.Y.E.-명. 여는 미국 부의 에너지 부여 드-FG02-13ER16415 지원 됩니다.

1. 센서 microelectrode 배열 (IDA) 준비
<ol><li>상업적으로 사용 가능한 아이 다 전극 절연체를 사용 기판 위에 패턴화 하거나 그들을 합성 표준 리소 그래피 방법을 사용 하 여. 28 참고: IDA 크기와 자료 수 있을 다양 한 다른 실험에 대 한 원하는 조건에 따라. IDAs는 여기에 사용 된 상업적으로 얻은 고 두 센서 골드 microelectrodes 배열의 반대 끝에 큰 전극 패드에 연결 된 유리 기판에 패턴의 구성. 전극은 전극 큰 접촉 패드를 연결 하는 버스 선 얇은 절연 물질로 코팅 하는 동안 노출 됩니다. IDAs 사용 여기는 구성 2 세트 10 µ m-2 m m 그리고 오래 된 금 microelectrode 밴드 (소스와 드레인)의 간격 5 µ m 떨어져 평면 유리 표면에 무늬. IDAs 사용 여기 65 전극 쌍 (130 총 센서 밴드) 했다. 번갈아 밴드 배열의 반대 끝에 전극 패드에 연결 됩니다.</li>
	<li>와이어 및 보 온 아이 다<ol>
<li>전도성 실버 에폭시를 사용 하 여 각 큰 전극 패드는 와이어를 연결 합니다.<ol>
<li>전도성 에폭시 (지시는 제조업체 별로 다를 수 있습니다) 특정 에폭시 혼합 막대 또는 피 펫 팁과 사용에서에 대 한 제조업체의 지침에 따라 준비 합니다.</li>
			<li>각 골드 패드, 랩 테이프를 사용 하 여 내부에 안전 와이어를 놓습니다. 실버 에폭시 혼합 막대 또는 피 펫 팁을 사용 하 여 와이어와 패드를 커버.</li>
			<li>신중 하 게 치료 또는 치료 사용 특정 전도성 실버 에폭시에 대 한 제조 업체의 권장 사항에 따라 1 시간에 80 ° C 오븐에 이동 합니다.</li>
			<li>에폭시 치료 후 멀티 미터를 사용 하 여 와이어의 끝과 패드 사이의 전기 연결 되도록. 와이어와 패드 사이의 저항 &lt; 5 Ω 이어야 한다. 또한,이 배열을 짧은 수 없습니다 전도성 에폭시 여러 전극 패드를 연결을 확인 하는 멀티 미터를 사용 합니다. 전도성 에폭시 여러 단서를 연결 하는 경우는 학자를 사용 하 여 리드를 분리.</li>
		</ol>
</li>
		<li>열, 전기, 및 방수 단열재와 연결을 코팅 하 여 epoxied 연결 보 온. 난 연 폴리우레탄 수 지는 종종 적당 하다.<ol>
<li>보 온 재료에 대 한 형으로 (대략 2.5 mL 마크)에서 원심 분리기 15 mL 원뿔 튜브의 끝을 제거 합니다. 21g 바늘을 사용 하 여 통해 내 다 와이어 하단에 두 개의 작은 구멍을 확인 합니다.</li>
			<li>IDA를 금형과 금형의 하단에 있는 구멍을 통해 전선을 삽입.</li>
			<li>특정 단 열 재료를 준비 합니다. 얻은 특정 수 지와 함께 제공 된 지침을 따릅니다.</li>
			<li>실버 에폭시는 완전히 되도록 금형에 절연체를 플라스틱 (~2.5 mL)을 적용 하 고 제조 업체의 사양에 따라 건조 허용.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 전기 화학 반응 기 설치, 테스트 및 접종
<ol><li>전기 화학 세포를 설정 합니다.<ol>
<li>IDA, 카운터 전극 및 참조 전극 전기 화학 셀에 삽입 합니다. 참고: 사용 하는 전기 화학 반응 기 달라질 수 있습니다, 모든 전극 안에 들어갈 만큼. 한 고려는 참조 전극 작업 전극에 최대한 가까이 주어져야 한다 원자로의 실질적인 한계입니다. 여기, 단일 챔버 원자로 사용 하 여 작업 전극에서 참조 전극 ~ 2-3 cm. 또한, 카운터 전극 시스템에서 하지 제한 되도록 작업 전극 보다 더 큰 되어야 합니다.</li>
		<li>순수한 문화를 사용 하는 경우 내부 카운터 전극과 반응 기 소독. 10 분 및 10 분에 대 한 살 균 이온된 수 5 표 백제에 담그는 여 IDA를 소독을 위해 표 백제에 몸을 담글 하 여 참조 전극 소독 s 10에 대 한 살 균 이온된 수 뒤 원자로에 삽입 하기 전에 s.</li>
		<li>메 마른 매체 biofilm 성장을 위해 적당 한 전기 화학 셀을 채우십시오. G. sulfurreducens17,18, 민물 중간 롤을 제외 하 고 사용 합니다. MCL biocathode,9 인공 해 수 매체를 사용 합니다. 9
</li>
		<li>전극은 bipotentiostat에 연결 합니다. 작업 리드 1 한 IDA 전극, 작업 리드 2 다른 아이 다 전극, 참조 지도, 기준 전극과 카운터 전극 카운터 리드를 연결 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
전기 화학 IDAs의 테스트입니다. 참고:이 테스트의 주요 목표는 2 개의 전극 전기적으로 절연 되어 있는지 확인 하는. 모든 전기 화학 기술에 bipotentiostat를 제어 하는 데 사용 하는 소프트웨어에 사용할 수 있습니다.<ol>
<li>적절 한 IDA 함수는 bipotentiostat를 사용 하 여 되도록 (biofilm 성장) 전에 제어 전도도 테스트를 수행 합니다.<ol>
<li>1 분 동안 각 전극의 측정 개방 회로 잠재력. 참고: 일부 악기에 개방 회로 잠재적인 달성 해야 합니다 galvanostatic 컬렉션 프로그램을 사용 하 고 전류를 0으로 설정 하 여 mA.</li>
			<li>측정 개방 회로 잠재력 전극 2 (그녀) 대 전극 1 0.2 V +0.6 V 사이 순환 voltammetry 20 mV/s에서 수행 하는 동안 합니다. 참고: 다른 범위 및 스캔 속도 이력서를 사용할 수 있습니다 필요한 경우. 그러나, 수소 또는 산소 생성 될 잠재력을 피하십시오.</li>
			<li>2 전극에서 측정 된 개방 회로 잠재적인 potentiostat 소프트웨어를 사용 하 여 이력서 중 전극 1의 잠재력을 반영 하지 않습니다 확인 합니다. 참고: 전극 2의 개방 가능성은 변경 될 수 있습니다, 그러나 그것은 전극 1의 잠재력의 독립적 이어야 한다.</li>
			<li>제어를 제외 하 고 단계 2.2.1.3 통해 2.2.1.1 2 전극과 전극 1의 개방 회로 잠재력 측정의 잠재력을 반복 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Bipotentiostat 소프트웨어를 사용 하 여 관련 electroactive biofilm의 원하는 성장 잠재력을 작업 전극의 잠재력을 설정 합니다. 예를 들어 0.5 V (그녀) 대를 사용 하 여 Geobacter sulfurreducens 또는 biocathode MCL에 대 한 (그녀) 대 +0.31 V.</li>
	</ol>
</li>
	<li>관련 electroactive biofilm 성장<ol>
<li>표준 무 균 미생물 기술을 사용 하 여 원하는 화학적 활성 미생물의 재고 문화/농축에서 전기 화학 반응 예방 표준 테스트에 대 한 1 시 20 분에서 예방 OD600 의 비율 (원자로 볼륨 inoculum) = 0.5 문화.</li>
		<li>원하는 수준 (~ 200 rpm) 및 인큐베이터를 반응 기에는 교 반 설정 / 관심의 biofilm의 성장 조건에 따라 원하는 온도에 물 목욕. G. sulfurreducens, 최적의 성장을 위한 30 ° C를 사용 합니다.</li>
		<li>biofilm 교량 2 개의 전극 분리 간격 때까지 관심의 microorganism(s)의 특정 요구 사항에 따라 시스템을 품 어. 고정에 대 한 G. sulfurreducens biofilm, 7 ~ 10 일 동안 품 어. MCL biocathode, ~ 7 일을 품 어. 각각의 경우에서 30 ° c.에 온도 제어</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 전기 제어 실험
<ol><li>실험적인 매개 변수 제어 측정 전류-전위 의존성을 결정 하는 데 사용 됩니다를 선택 합니다.
	<ol>
<li>게이트 시스템에 대 한 잠재적인 (EG) 곡선 대 전도 전류 (ISD)를 IDA에 적용 될 게이트 잠재력의 범위를 결정 합니다. 참고: 게이트 전위 검사의 범위는 가능한 산화 환 원 활동 모든 잠재력을 커버 한다. 관심의 시스템에 대 한 정보를 사용할 수 있는 경우 다양 한 잠재적인 범위 사용된 (+0.6 V vs. 그녀를-0.55) 해야 합니다. 시행 착오 접근 미세 조정 연구 시스템에 따라 범위를 사용할 수 있습니다. 잠재적인 게이트는 다음과 같이 정의 된다. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/54671/54671eq1.jpg"> 여기서 ED 는 드레인 전극의 잠재력 고 ES 소스 전극의 잠재력 이다. 사용 하는 게이트 전위의 범위 요구 및 관심의 특정 시스템의 한계에 의해 제한 됩니다. 18 참고: 이러한 프로세스는 biofilm를 손상 시킬 수 있습니다 소스와 드레인 후보를 산소와 수소 진화를 피해 야 한다.</li>
		<li>드레인에 소스에서 영화를 통해 전자 수송을 위한 원동력으로 사용 될 소스-드레인 전압 V (SD)를 결정 합니다. 소스-드레인 전압은 다음과 같이 정의 된다. <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/54671/54671eq2.jpg"> 참고: 소스-드레인 전압 해야 충분히 작은 그래서 내가SD VSD선형으로 확장 합니다. 17
</li>
		<li>EG 시스템 각 게이트 잠재력에 대 한 정상 상태에서 접근 될 수 있도록 내가SD 의 독립적인 시간으로 선형으로 변경 되는 스캔 속도 (v)를 선택 합니다. 참고:이 하 0.002 V/s의 스캔 속도 생물 학적 시스템 자주 사용 됩니다. 29 , 30
</li>
		<li>제어 측정을 수행 하는 bipotentiostat 소프트웨어를 설정 (즉, 청소는 게이트 잠재적인) 위의 고려 사항에 따라 원하는 스캔 속도 선택한 소스-드레인 전압에 선택한 범위에서. 참고: G. sulfurreducens,,1719 EG 를 사용 하 여 이전 제어 측정에 대 한-0.55 (대 그녀), 0.6 V에 V = VSD = 0.01 V 또는 0.1 V, v = 0.001 V/s. Biocathode MCL, EG 에 대 한 (그녀), 대 0.7 V 0.25 V = VSD = 0.002 V, v = 0.0002 V/s.<ol>
<li>또한, VSD 기준 측정 수행 0.000 V (즉, 촬영 동시에 각 개별 전극에 CV) = 같은 v 단계 3.1.3에서에서 선택에.</li>
		</ol>
</li>
		<li>3.1.4 (수용 성 전자 기증자 또는 수락자 존재)로 모두 매출 아래에서 비-매출 (없이 수용 성 전자 기증자 또는 수락자) 상태를 사용 하 여 제어 측정을 수행 합니다. 참고: 비-매출 조건이 유리한 측정은 산화 또는 감소, 세포 신진 대사에 대 한 수용 성 화합물의 가려진 하지 때문에 비록 조건 후 사용에 관계 없이 비슷한 결과 얻을 수 있어야 뺀 배경 전류 (3.1.8에 자세히 설명)입니다.<ol>
<li>전극에 세균성 성장을 위해 사용으로 동일한 반응 기 매체를 사용 하 여 매출 조건 달성. 이 매체는 G. sulfurreducens,17 또는 수락자, MCL Biocathode에 대 한 산소 같은 아세테이트 등 수용 성 전자 기증자를 포함합니다.</li>
			<li>동일한 반응 매체 제외 하 고는 전극에 세균성 성장을 위해 사용 수용 성 전자 기증자 또는 수락자를 생략 하 여 비-매출 조건 달성. potentiostat 꺼져 있음을 확인 한 후 aseptically 매체를 제거 하 고 추가 하 고 시스템에 대 한 전자 기증자 또는 수락자 음극 시스템 없이 신선한 매체에. 또는 연속 흐름 시스템을 천천히 nonturnover 조건에 대 한 원하는 매체와 매체를 대체 하는 설정할 수 있습니다. 참고: 산소 수용 성 전자 수락자 (MCL biocathode)에 관해서는 인 경우에, sparge ~ 15% CO2 85% N2 (또는 매체에 있는 정확한 pH를 유지 하는 가스 혼합물)의 혼합 시스템.</li>
		</ol>
</li>
		<li>제어 측정 완료 후 potentiostat 소프트웨어를 사용 하 여 시스템을 다시 (2.2.2에서 동일한 값을 사용 하 여)을 안정화할 수 있도록 잠재적인 성장에 다시 각 전극의 잠재력을 설정 하.</li>
		<li>위에서 설명한 모든 조건이 충족 되 면 (난SD v의 독립적 이며 선형 VSD확장), 전도도 다음 방정식을 사용 하 여 앞에서 설명한31 나SD 값 변환 <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/54671/54671eq3.jpg"> <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/54671/54671eq4.jpg">
</li>
		<li>전도도 S G가 종속, 시스템 및 전극 크기, 간격 크기, biofilm 높이 등 변수 요인 배율 인수입니다. 특정 시스템에 대 한 S 미리 정해진된 방정식에서 확인할 수 있습니다. 31 또는 S 계산할 수 숫자를 사용 하 여 모델링 소프트웨어도 이전. 17
</li>
		<li>형태와 전도 전류의 크기 식별 배경 전류를 뺍니다. 하나 빼기 VSD 에서 생성 된 전류 = 0.00 V VSD 에서 발생 하는 전류에서 = 0.01 V / 드레인 전류 현재 소스에서 VSD 생성 빼기 = 0.01 떠나 어느 방법 제거 배경 전류 대 만 실시 전류입니다.</li>
	</ol></li>
	<li>온도 의존 전기 제어 측정
	<ol>
<li>관심의 온도 범위를 결정 합니다. 그러나이 범위는 매우 연구, 순수 관련 온도 사용 해야 합니다 시스템에 의존 합니다. 참고: 이전 연구 mesophilic 미생물에 대 한 생리 적으로 관련 된 조건 하에서 전자 전송 공부 10 ° C ~ 30 ° C의 온도 범위 사용. 17
</li>
		<li>반복 물 목욕 이나 원자로 온도 및 세트 포인트 및 매체의 실제 온도 동일은 되도록 제어 원자로를 인큐베이터를 얻을.<ol>
<li>장소 온도계 또는 열전대 제어 반응 기에서 IDA 될 것 이다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>나에 게 매출에서 선택한 온도 nonturnover (3.1.5 단계에서 설명)의 범위에서SD 측정 (3.1.4 참조) 아래에 설명 된 두 가지 절차 중 하나를 수행 하는 bipotentiostat를 사용 하 여 조건.<ol>
<li>생성 나SD EG 곡선, 대 (3.1 참조), 위에서 설명한 대로 관심의 온도 범위에서 각 온도 대 한. 자료에 대 한 그 redox 전도도 전시 하는 G. sulfurreducens 및 Biocathode MCL, 각 온도에서 피크 전류 I T 의존 대SD 를 결정 하는 데 사용은 같은. 참고:이 메서드 나SD EG 대 각 온도 대 한 곡선 하지만 두 번째 옵션 보다 더 많은 시간이 필요 합니다 전체를 생성 하는 데 사용 됩니다.</li>
			<li>또는 설정 누르고 실시 최대 수익률 잠재적인 게이트에서 IDA는 bipotentiostat를 사용 하 여 현재 (난SD 에서 얻은 대 EG 곡선, 단계 3.1.4) 고 기록 하는 동안 bipotentiostat를 사용 하 여 최대 전도 전류 온도 온도 물 목욕 이나 인큐베이터의 온보드 컨트롤을 사용 하 여 선택 범위 사이 순환 됩니다. 참고: 여기에 사용 된 전극/반응 기 형상이 있는 ISD 및 T 안정 위해 20 분 이상 및 평균 나SD 안정 수는 각 온도에 사용 됩니다. 더 많거나 적은 안정화 시간이 필요할 수 있습니다 특정 시스템에 따라. 이 메서드는 첫 번째 보다 더 빨리 이며는 biofilm에 덜 스트레스를 일으키는. 그러나, 전체 제어 곡선 생성 되지 않습니다.</li>
			<li>다른 한 세트 포인트에서 온도 순환 하 고 온보드 컨트롤을 사용 하 여 다시 다시 인큐베이터의 물 목욕 온도 되도록 반응의 가역 결정을 순환 해가 되지 않습니다는 biofilm.</li>
		</ol>
</li>
		<li>인큐베이터 또는 물 목욕의 온보드 컨트롤을 사용 하 여 정상적인 성장 온도 다시 온도 설정 하 고 시스템을 안정화할 수 있도록. 참고: redox 지휘자에 대 한 나SD 1/T 데이터 대 수 적합 Arrhenius 속도 식을 다음과 같이 활성화 에너지의 계산을 허용: <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/54671/54671eq5.jpg"> <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/54671/54671eq6.jpg"> E는는 인접 한 산화 환 원 공동 인자와 k 간의 전자 전송에 대 한 활성화 에너지는 볼츠만 상수 이다.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol><li>Boyd, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBoyd%2C+DA+%22Biofilms+in+Bioelectrochemical+Systems%22">Biofilms in Bioelectrochemical Systems</a>. , John Wiley & Sons, Inc. 177-210 (2015).</li>
<li>Natan, M. J., Wrighton, M. S. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9780470166383.ch6/summary">Chemically modified microelectrode arrays.</a> Prog Inorg Chem. 7, 391-494 (1990).</li>
<li>Paul, E. W., Ricco, A. J., Wrighton, M. S. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/j100254a028">Resistance of polyaniline films as a function of electrochemical potential and the fabrication of polyaniline-based microelectronic devices.</a> J Phys Chem-US. 89, 1441-1447 (1985).</li>
<li>Dalton, E. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/030101049080026T">Charge transport in electroactive polymers consisting of fixed molecular redox sites.</a> Chem Phys. 141, 143-157 (1990).</li>
<li>Chidsey, C. E. D., Murray, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electroactive+Polymers+and+Macromolecular+Electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Electroactive Polymers and Macromolecular Electronics.</a> Science. 231, 25-31 (1986).</li>
<li>Chidsey, C. E. D., Murray, R. W. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/j100398a051">Redox capacity and direct current electron conductivity in electroactive materials.</a> J Phys Chem-US. 90, 1479-1484 (1986).</li>
<li>Gregoire, K. P., Glaven, S. M., Hervey, J., Lin, B., Tender, L. M. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/161/13/H3049.full">Enrichment of a High-Current Density Denitrifying Microbial Biocathode.</a> J Electrochem Soc. 161, H3049-H3057 (2014).</li>
<li>Siegert, M., Yates, M. D., Spormann, A. M., Logan, B. E. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssuschemeng.5b00367">Methanobacterium dominates biocathodic Archaeal communities in methanogenic microbial electrolysis cells.</a> ACS Sus Chem Eng. 3, 1668-1676 (2015).</li>
<li>Wang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+previously+uncharacterized%2C+nonphotosynthetic+member+of+the+Chromatiaceae+is+the+primary+CO2-fixing+constituent+in+a+self-regenerating+biocathode%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Environ+Microbiol%22%5BJournal%5D)">A previously uncharacterized, nonphotosynthetic member of the Chromatiaceae is the primary CO2-fixing constituent in a self-regenerating biocathode.</a> Appl Environ Microbiol. 81, 699-712 (2015).</li>
<li>Marshall, C. W., Ross, D. E., Fichot, E. B., Norman, R. S., May, H. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+Operation+of+Microbial+Electrosynthesis+Systems+Improves+Acetate+Production+by+Autotrophic+Microbiomes%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Long-term Operation of Microbial Electrosynthesis Systems Improves Acetate Production by Autotrophic Microbiomes.</a> Environ Sci Technol. 47, 6023-6029 (2013).</li>
<li>Strik, D. P. B. T. B., Picot, M., Buisman, C. J. N., Barrière, F. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/elan.201200358/full">pH and Temperature Determine Performance of Oxygen Reducing Biocathodes.</a> Electroanalysis. 25, 652-655 (2013).</li>
<li>Strycharz, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reductive+dechlorination+of+2-chlorophenol+by+Anaeromyxobacter+dehalogenans+with+an+electrode+serving+as+the+electron+donor%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Microbiol+Report%22%5BJournal%5D)">Reductive dechlorination of 2-chlorophenol by Anaeromyxobacter dehalogenans with an electrode serving as the electron donor.</a> Environ Microbiol Report. 2, 289-294 (2010).</li>
<li>Yates, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.estlett.7b00335">Microbial Electrochemical Energy Storage and Recovery in a Combined Electrotrophic and Electrogenic Biofilm.</a> Environ Sci Technol Lett. 4, 374-379 (2017).</li>
<li>Tender, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Harnessing+microbially+generated+power+on+the+seafloor%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Harnessing microbially generated power on the seafloor.</a> Nature Biotechnology. 20, 821-825 (2002).</li>
<li>Yates, M. D., Siegert, M., Logan, B. E. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319914022733">Hydrogen evolution catalyzed by viable and non-viable cells on biocathodes.</a> Int J Hydrogen Energ. 39, 16841-16851 (2014).</li>
<li>Fokina, O., Eipper, J., Winandy, L., Kerzenmacher, S., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+the+performance+of+a+biofuel+cell+cathode+with+laccase-containing+culture+supernatant+from+Pycnoporus+sanguineus%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technol%22%5BJournal%5D)">Improving the performance of a biofuel cell cathode with laccase-containing culture supernatant from Pycnoporus sanguineus.</a> Bioresource Technol. 175, 445-453 (2015).</li>
<li>Yates, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermally+activated+long+range+electron+transport+in+living+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Chem+Chem+Phys%22%5BJournal%5D)">Thermally activated long range electron transport in living biofilms.</a> Phys Chem Chem Phys. 17, 32564-32570 (2015).</li>
<li>Yates, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+conductivity+of+living+Geobacter+sulfurreducens+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Nano%22%5BJournal%5D)">Measuring conductivity of living Geobacter sulfurreducens biofilms.</a> Nat Nano. 11, 910-913 (2016).</li>
<li>Snider, R. M., Strycharz-Glaven, S. M., Tsoi, S. D., Erickson, J. S., Tender, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-range+electron+transport+in+Geobacter+sulfurreducens+biofilms+is+redox+gradient-driven%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Long-range electron transport in Geobacter sulfurreducens biofilms is redox gradient-driven.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 109, 15467-15472 (2012).</li>
<li>Strycharz-Glaven, S. M., Snider, R. M., Guiseppi-Elie, A., Tender, L. M. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/ee/c1ee01753e">On the electrical conductivity of microbial nanowires and biofilms.</a> Energ Environ Sci. 4, 4366-4379 (2011).</li>
<li>Malvankar, N. S., Tuominen, M. T., Lovley, D. R. <a target="_blank" href="https://www.tib.eu/en/search/id/BLSE%3ARN307893550/Comment-on-On-electrical-conductivity-of-microbial/">Comment on "On electrical conductivity of microbial nanowires and biofilms" by S. M. Strycharz-Glaven, R. M. Snider, A. Guiseppi-Elie and L. M. Tender, Energy Environ. Sci., 2011, 4, 4366.</a> Energy Environ. Sci. 5, 6247-6249 (2012).</li>
<li>Malvankar, N. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+metallic-like+conductivity+in+microbial+nanowire+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Tunable metallic-like conductivity in microbial nanowire networks.</a> Nat Nanotechnol. 6, 573-579 (2011).</li>
<li>Strycharz-Glaven, S. M., Tender, L. M. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/ee/c2ee03056j/">Reply to the 'Comment on "On electrical conductivity of microbial nanowires and biofilms"' by N. S. Malvankar, M. T. Tuominen and D. R. Lovley, Energy Environ. Sci., 2012, 5.</a> Energy Environ. Sci. 5, 6250-6255 (2012).</li>
<li>Strycharz-Glaven, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/celc.201402168/abstract">Electron Transport through Early Exponential-Phase Anode-Grown Geobacter sulfurreducens Biofilms.</a> Chem Electro Chem. 1, 1957-1965 (2014).</li>
<li>Chidsey, C. E., Feldman, B. J., Lundgren, C., Murray, R. W. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac00294a026">Micrometer-spaced platinum interdigitated array electrode: fabrication, theory, and initial use.</a> Anal Chem. 58, 601-607 (1986).</li>
<li>Li, C., Lesnik, K. L., Fan, Y., Liu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Redox+Conductivity+of+Current-Producing+Mixed+Species+Biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+ONE%22%5BJournal%5D)">Redox Conductivity of Current-Producing Mixed Species Biofilms.</a> PLOS ONE. 11, e0155247(2016).</li>
<li>Malvankar, N. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+metallic-like+conductivity+in+microbial+nanowire+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Nano%22%5BJournal%5D)">Tunable metallic-like conductivity in microbial nanowire networks.</a> Nat Nano. 6, 573-579 (2011).</li>
<li>Ing, N. L., Nusca, T. D., Hochbaum, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Geobacter+sulfurreducens+pili+support+ohmic+electronic+conduction+in+aqueous+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Chem+Chem+Phys%22%5BJournal%5D)">Geobacter sulfurreducens pili support ohmic electronic conduction in aqueous solution.</a> Phys Chem Chem Phys. 19, 21791-21799 (2017).</li>
<li>Fricke, K., Harnisch, F., Schröder, U. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2008/EE/B802363H">On the use of cyclic voltammetry for the study of anodic electron transfer in microbial fuel cells.</a> Energ Environ Sci. 1, 144-147 (2008).</li>
<li>Marsili, E., Rollefson, J. B., Baron, D. B., Hozalski, R. M., Bond, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+biofilm+voltammetry%3A+direct+electrochemical+characterization+of+catalytic+electrode-attached+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Environ+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Microbial biofilm voltammetry: direct electrochemical characterization of catalytic electrode-attached biofilms.</a> Appl Environ Microbiol. 74, 7329-7337 (2008).</li>
<li>Kankare, J., Kupila, E. -L. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/002207289280074E">In-situ conductance measurement during electropolymerization.</a> J Electroanal Chem. 322, 167-181 (1992).</li>
<li>Byun, H. S., Pirbadian, S., Nakano, A., Shi, L., El-Naggar, M. Y. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/celc.201402211/abstract">Kinetic Monte Carlo Simulations and Molecular Conductance Measurements of the Bacterial Decaheme Cytochrome MtrF.</a> Chem Electro Chem. 1, 1932-1939 (2014).</li>
<li>El Kasmi, A., Wallace, J. M., Bowden, E. F., Binet, S. M., Linderman, R. J. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja973417m">Controlling interfacial electron-transfer kinetics of cytochrome c with mixed self-assembled monolayers.</a> J Am Chem Soc. 120, 225-226 (1998).</li>
<li>Bortolotti, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jz200734a">The Reorganization Energy in Cytochrome c is Controlled by the Accessibility of the Heme to the Solvent.</a> J Phys Chem Lett. 2, 1761-1765 (2011).</li>
<li>Gallaway, J. W., Calabrese Barton, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetics+of+Redox+Polymer-Mediated+Enzyme+Electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Chem+Soc%22%5BJournal%5D)">Kinetics of Redox Polymer-Mediated Enzyme Electrodes.</a> J Am Chem Soc. 130, 8527-8536 (2008).</li>
<li>Thackeray, J. W., White, H. S., Wrighton, M. S. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/j100269a048">Poly(3-methylthiophene)-coated electrodes: optical and electrical properties as a function of redox potential and amplification of electrical and chemical signals using poly(3-methylthiophene)-based microelectrochemical transistors.</a> J Phys Chem-US. 89, 5133-5140 (1985).</li>
<li>Jugnet, Y., Tourillon, G., Duc, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+of+Intrinsic+Extended+%CF%80-Bonding+Band+and+Metalliclike+Behavior+in+Undoped+and+Doped+Electropolymerized+Poly+%283-methylthiophene%29+Films%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+Lett%22%5BJournal%5D)">Evidence of Intrinsic Extended π-Bonding Band and Metalliclike Behavior in Undoped and Doped Electropolymerized Poly (3-methylthiophene) Films.</a> Phys Rev Lett. 56, 1862-1865 (1986).</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

IDA의 설치 하는 동안 그는 소스와 드레인은 하지 누전 함께 전기 제어 측정, 이전이 나에 게 EG 곡선 대SD 를 변경 하 고 잘못 된 결과 해석으로 이어질 수 테스트에 중대 하다. 그것은 또한 VSD 및 v는 전류는 선형 VSD 에 의존 하 고 독립적인 v의 그런 선택에 중요 한. 이 경우가 아니라, 위에서 설명한 방정식 전도도 계산 하기 위해 사용 수 없습니다.
두 개 이상의 배경 전류로 간주 하 고 전도 전류 측정에서 제거 해야 합니다. 첫 번째 게이트 잠재력 휩 쓸 배경 현재 Faradaic 충전/방전의 산화 환 원 공동 인자 때문입니다. 현재이 배경 이다 산화 환 원 전극 표면에 전기적으로 액세스할 수 있는 공동 인자 연결의 양에 의해 크게 영향을. 두 번째 배경은 현재 더블 레이어 커패시턴스 이다. 현재 세 번째 배경 대사 전자 수락자/기증자 세포의 회전율 때문 이다. 현재이 배경만 매출...

세포 외 전자 전송 (동유럽 표준시)은 특정 미생물 세포내 대사 과정 및 불용 성 전자 수락자 또는 기증자를 천연 광물에서 배열 셀 바깥쪽에 있는 전자 수송 수 있도록 하는 프로세스 전극입니다. 경우에 따라 동유럽 표준시 전기 전도성 다중 셀 두께 biofilms는 셀 전극과의 직접 접촉에 활용할 수 있습니다 여전히 그것은 대사 전자 수락자 또는 기증자로, 전극 표면에 형성 하는 미생물을 수 있습니다. 미생물 electrosynthesis, 오염 감지/제거, 및 원격 에너지 생성 및 저장,7,8,9 등 다양 한 응용 프로그램에 대 한 전극 촉매 같은 biofilms에 상당한 관심이 있다 ,10,11,12,,1314 미생물과 미생물 biofilms 비교의 내구성에 의해 수행 하는 대사 과정의 다양성으로 인해 효소 기반 bioelectrodes을. 15 , 16 또한, 동유럽 표준시 경로 자연스럽 게 발생에 전기 제어 또는 신호 변화에 잠재적으로 활용 될 수 있습니다 또는 유전자 조작 미생물 대사 과정에에서 관련 된, 예를 들어 원하는 제품 또는 탐지의 생산 대상 분석 또는 자극. 다른 생물학 물자 그들을 차별, electrocatalytic biofilms의 전기 전도도 그들의 electrocatalytic 속성의 중앙 측면 아직 작은 전극 환경에서 기본 동유럽 표준시 프로세스에 대 한 이해 그리고 알려져 있는 매우 경쟁 이다. 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24
여기에 설명 된 생활, 전극 성장 biofilms 센서 전극 배열 (IDAs)를 사용 하 여 통해 전도도 측정 하는 2-전극 방법이입니다. IDAs 모든 다른 밴드 배열 결과의 반대편에 연결 되도록 평면 유리 표면에 패턴화 병렬 직사각형 전극의 구성 2 전극 (소스와 드레인). 아이 다의 주의 깊은 검사 인접 한 밴드를 구분 하는 격차는 또한 그 같은 방식으로 양식 분리 두 전극 배열에 걸쳐 이리저리 엮어 하나의 간격 연결 보여준다 (예를 들어 그림 6.12b ref #1 참조). 결과 소스와 드레인 전극, 전도성 물질은 형성, 캐스팅, 생산, 또는 배열 (여기 간주 biofilms의 유형)의 경우 성장 하는 때 매우 높은 소스-드레인 전류 저조한 분리 길고 좁은 간격. 또한, 전극의 소형 작은 배경 커패시턴스 충전 때문 고 전도성을 만드는 데 필요한 재료의 양을 이후 게이트 잠재력에 변화 전도성 물질의 산화 상태에서 변경 하려면 현재 결과 IDAs를 사용 하 여 측정 너무 작습니다. IDA 기반 기술 여기서 설명한 전기 게이팅 전도성 고분자 박막의 특성 개발,2,3,,425 만 최근 생활 시스템에 적용 되었습니다. 18 생활 biofilms의 전도도 측정 하는 데 사용 하는 또 다른 기술은 대형 소스와 드레인 전극 및 잠재적인 게이트를 설정 하려면 소스 미터 분할 활용. 26 , 그러나 27 , 이러한 방법에 대 한 우려 되어 세부 이전. 18
아래의 프로토콜 캡슐화 우리의 경험과 생활의 전도도 측정 Geobacter sulfurreducens 및 biocathode MCL biofilms. G. sulfurreducens 유기 체 유일한 대사 전자 수락자로 전극를 포함 하 여 불용 성 물질을 사용할 수를 줄이는 모델 전극입니다. 또한, 그것은 여러 셀 길이, 공부 고 장거리 extracellular 전자 전송 하는 이상적인 모델 생물을 만드는 전자를 수송 할 수 있는 두꺼운 biofilms 형성. 우리는 또한 biocathode MCL, 생물이 미생물 연료 전지 음극에서 격리 하는 에어로빅, 자가 영양 혼합된 지역 사회 biofilm의 연구에 대 한 세부 정보를 포함 합니다. Biocathode MCL (라는 세 가지 주요 성분- Marinobacter, Chromatiaceaea 및 Labrenzia)은 그것의 유일한 전자 기증자로 전극 산화 하 고 여러 셀 길이, 전자 수송 그것은 공부에 재미 있는 음극 시스템. 또한, biocathode MCL는 이러한 방법을 사용 하 여 현재까지 살아있는 시스템에 대 한 가장 높은 보고 된 전도성. 이 프로토콜에서 이러한 다양 한 electroactive biofilms의 포함이이 기술은 전기 전극과 상호 작용할 수 있는 생활 biofilm 통해 전자의 수송 측정에 적용 됩니다 강조 의미입니다.

<table><tbody><tr><td>IDAs</td><td>CH Instruments</td><td>012125</td><td>ALS-Japan에서 제조; CH Instruments에서 판매</td></tr><tr><td>Wire</td><td>Digikey</td><td>W7-ND</td><td></td></tr><tr><td>전도성 은 에폭시</td><td>전자 현미경 과학</td><td>12670-EE</td><td></td></tr><tr><td>절연 재료</td><td>3M</td><td>2131-B</td><td>Scotchast 난연성 화합물</td></tr><tr><td>15 mL 원추형 원심 분리기 튜브</td><td>VWR</td><td>89004-368</td><td></td></tr><tr><td>21g 바늘</td><td>VWR</td><td>BD-305165</td><td></td></tr><tr><td>5 mL 피펫 팁</td><td>VWR</td><td>82018-842</td><td></td></tr><tr><td>5 mL 피펫터</td><td>VWR</td><td>89079-976</td><td></td></tr><tr><td>담수 매체 구성 요소</td><td>Sigma Aldrich</td><td>모든 표준 실험실 화학물질</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 염화암</td><td></td><td></td><td></td>모늄</tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 인산나트륨 monobasic</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 소듐 바이카보네이</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>트 인공 해수 매체 구성 요소</td><td>Sigma Aldrich</td><td>모든 표준 실험실 화학물질</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 염화나트륨</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 염화마그네슘 육수화물</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 마그네슘 설페이트 헵타하이드레이트</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 염화</td><td></td><td></td><td></td>칼륨</tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 중탄산</td><td></td><td></td><td></td>나트륨</tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 염화칼슘 이수화물</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 염화암</td><td></td><td></td><td></td>모늄</tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 인산칼륨 이염기성</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ag/AgCl 기준 전극</td><td>Basi</td><td>MF-2079</td><td></td></tr><tr><td>흑연 막대 카운터 전극</td><td>전자 현미경 과학</td><td>70230</td><td></td></tr><tr><td>재순환 수조</td><td>Thermo Scientific</td><td>152-5256</td><td></td></tr><tr><td>바이포텐시오스탓</td><td>소나무 악기</td><td>WD-20</td><td>http://www.voltammetry.net/pine/aftermath/user</td></tr><tr><td>교반 바</td><td>VWR</td><td>58947-114</td><td></td></tr><tr><td>G. sulfurreducens 배양</td><td>ATCC</td><td>51573</td><td></td></tr><tr><td>자켓 반응기</td><td>소나무 악기</td><td>RRPG085</td><td></td></tr></tbody></table>

특성화 생활 biofilms 통해 전자 전송

Characterizing Electron Transport through Living Biofilms

여기 전기 게이팅의 방법은 전극 성장 미생물 biofilms 순수 관련 조건에서의 전기 전도도 특성화 하는 데 사용 설명 합니다. 1 이 측정 소스를 사용 하 여 수성 매체에서 생활 biofilms에 수행 됩니다 및 전극 센서 전극 (IDA) 배열 이라고 하는 특수 구성에 유리 표면에 무늬를 드레인. Biofilm는 소스와 드레인을 연결 하는 격차에 걸쳐 확장 하는 성장 이다. 잠재력 (ES 와 ED) 전극에 적용 되는 전극 사이 biofilm 통해 (ISD) 소스-드레인 전류를 생성. 게이트 잠재력에 전기 전도도의 종속성 (소스와 드레인 잠재력, EG 의 평균 = [ED + ES] / 2) 체계적으로 잠재적인 게이트 변경 결과 소스-드레인을 측정 하 여 결정 됩니다 현재. 잠재적인 게이트 전도도의 종속성 조사 특정 biofilm의 전기 전도도 기본 extracellular 전자 전송 프로세스에 대 한 기계 정보를 제공 합니다. 여기에 설명 된 전기 제어 측정 방법을 기반으로 M. S. Wrighton2,3 , 동료 및 R. W. 머 레이4,,56 와 동료에 의해 사용에 직접 1980 년의 전도성 고분자 박막을 조사.

IDAs 유선, 절연 되었고 두 전극은 서로 (그림 1)에서 전기적으로 절연 되도록 테스트. 원자로 조립, G. sulfurreducens와 주사 되었고 incubated a biofilm 전극 사이의 격차에 다리까지. G. sulfurreducens biofilm 배열을 다루는를 시각적으로 볼 수 있습니다. 다른 biofilms는 두 전극에 전기적으로 연결 되어 있는지 전기 제어 측정 할 연구원이 필요할 수 있습니다. 현미경 검사 법 또한 배열 전극 사이 연결을 확인 하려면 사용 해야 합니다. 전기 제어 실험 EG (그림 2) 나SD 의 의존을 결정 하기 위해 실시 했다. 생활 영화의 전도성은 다음 제어 실험 측정 실시 전류를 사용 하 여 계산 됩니다. 정밀도이 측정의 정확도 때문에 높은 신호...

살아있는 미생물 biofilms 순수 관련 조건에서의 전기 전도도 측정 하기 위한 프로토콜 제공 됩니다.

특성화 생활 Biofilms 통해 전자 전송

Here we demonstrate the method of electrochemical gating used to characterize electrical conductivity of electrode-grown microbial biofilms under ...

이 실험 절차의 전반적인 목표는 살아있는 물질을 통해 현장에서 전도될 수 있는 전류의 양과 살아있는 물질이 전류를 운반하기 위해 사용하는 메커니즘을 결정하는 것입니다. 이 방법은 다음과 같은 미생물 전기화학 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다., 특정 생물막이 어떻게 세포 대사를 지원하기 위해 수백 미크론 이상의 전자를 이동할 수 있습니까? 이 기술의 주요 장점은 교차 전극이 매우 높은 신호 대 잡음비를 제공하고 다양한 반응기 구성에 맞게 확장할 수 있다는 것입니다.이러한 방법은 생물막에서 다중 세포 길이의 세포 외 전자 수송에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또한 전기 전도성 고분자 필름과 같은 다른 시스템에도 적용할 수 있습니다. 이 방법을 처음 접하는 연구원들은 두 전극의 전위를 개별적으로 설정하고 각 전극에서 전류를 개별적으로 측정하기 위해 바이포텐시오스탯이 필요하기 때문에 어려움을 겪을 것입니다.먼저 비전도성 기판에 패턴화된 상업적으로 이용 가능한 IDA 전극을 얻거나 표준 리소그래피 방법을 사용하여 합성합니다. 제조업체의 지침에 따라 혼합 막대 또는 피펫 팁을 사용하여 전도성 은 에폭시를 준비합니다. 그런 다음 각 금판에 와이어를 놓고 실험실 테이프를 사용하여 제자리에 고정합니다.믹싱 로드나 피펫 팁을 사용하여 와이어와 패드를 은 에폭시로 덮습니다. 경화를 위해 장치를 섭씨 80도의 오븐으로 조심스럽게 1시간 동안 옮깁니다. 에폭시가 경화된 후 멀티미터를 사용하여 와이어 끝과 패드 사이의 전기 전도성을 확인하십시오.와이어와 패드 사이의 저항은 5옴 미만이어야 합니다. 또한 어레이를 단락시킬 수 있으므로 멀티미터를 사용하여 여러 전극 패드를 연결하는 전도성 에폭시가 없는지 확인하십시오. 전도성 에폭시가 여러 리드를 연결하는 경우 스크라이브를 사용하여 리드를 분리하십시오.그런 다음 절연 재료의 몰드로 사용할 15ml 원추형 원심분리기 튜브의 끝을 제거합니다. 21 게이지 바늘을 사용하여 와이어가 돌출될 수 있도록 금형 바닥에 두 개의 작은 구멍을 만듭니다. IDA를 금형에 삽입하고 금형 바닥의 구멍을 통해 와이어를 삽입합니다.다음으로, 열 전기 및 방수 절연 재료를 준비합니다. 난연성 폴리우레탄 수지가 종종 적합합니다. 은 에폭시가 완전히 덮이도록 절연체를 금형에 피펫으로 삽입하고 절연체가 제조업체의 사양에 따라 건조되도록 합니다.전기화학 셀을 설정하려면 IDA, 상대 전극 및 기준 전극을 전기화학 셀에 삽입합니다. 전기화학 셀을 생물막 성장에 적합한 멸균 매체로 채웁니다. Geobacter sulfurreducens의 경우 푸마르산염을 제외한 담수 매체를 사용하십시오.다음으로, 전극을 bipotentiostat에 연결합니다. 하나의 IDA 전극을 작업 리드 1에 연결하고, 다른 IDA 전극을 작업 리드 2에, 참조 전극을 참조 리드에, 카운터 전극을 카운터 리드에 연결합니다. 전극 1에 대해 순환 전압전류법을 수행하고 전극 2를 개방 회로에 유지하여 전극이 연결되지 않았는지 확인하여 제어 실험을 수행합니다.관련 전기활성 생물막을 성장시키려면 표준 무균 미생물 기술을 사용하여 원하는 전기화학적 활성 미생물의 원료 배양 또는 농축에서 전기화학 반응기를 접종합니다. 표준 테스트의 경우, 접종물 대 반응기 부피의 1 대 20 비율로 접종합니다. 반응기의 교반을 원하는 수준으로 설정하고 관심 생물막의 성장 조건에 따라 인큐베이터 또는 수조를 원하는 온도로 설정합니다.생물막이 두 전극을 분리하는 간극을 메울 때까지 관심 미생물의 특정 요구 사항에 따라 시스템을 배양합니다. 고정식 Geobacter sulfurreducens 생물막의 경우 섭씨 30도에서 7-10일 동안 배양합니다. 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 게이팅 측정에 대한 현재 잠재적 종속성을 결정하는 데 사용할 실험 매개변수의 설정을 시작합니다.선택한 소스 드레인 전압 및 원하는 스캔 속도에서 선택한 범위에 대한 게이팅 측정을 수행하도록 bipotentiostat 소프트웨어를 설정합니다. 또한 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 기준선 측정을 수행합니다. 용해성 전자 공여체 또는 수용체 조건이 없는 비회전율에 존재하는 용해성 전자 공여체 또는 수용체가 있는 회전율 하에서 동일한 조건을 사용하여 게이팅 측정을 수행합니다.매체의 설정점과 실제 온도가 동일한지 확인하기 위해 제어 반응기를 구하십시오. 온도계 또는 열전대를 IDA가 있는 제어 반응기에 놓습니다. 그런 다음 bipotentiostat를 사용하여 턴오버 및 비턴오버 조건에서 선택한 온도 범위에 대한 소스 스트레인 전류를 측정합니다.이렇게 하려면 bipotentiostat를 사용하여 최대 전도 전류를 생성하는 게이트 전위에서 IDA를 설정하고 유지합니다. 수조 또는 인큐베이터의 온보드 제어 장치를 사용하여 선택한 온도 범위 사이에서 온도를 순환하는 동안 bipotentiostat를 사용하여 최대 전도 전류를 기록합니다. 한 설정점에서 다른 설정점으로 온도를 순환하고 인큐베이터 또는 수조의 온보드 제어 장치를 사용하는 것과 반대로 온도를 순환합니다.이것은 온도 사이클링이 생물막에 해를 끼치지 않도록 하기 위해 반응의 가역성을 결정합니다. 마지막으로 온도를 정상 성장 온도로 재설정하고 시스템이 안정화되도록 합니다. 여기에 표시된 것은 담수 매체에서 제대로 기능하는 IDA의 대표적인 결과입니다.전극이 단락된 경우와 비교됩니다. 소스 스트레인 전압이 10 밀리 볼트인 비 턴오버 조건에서 Geobacter sulfurreducens 생물막에서 수행 된 대표적인 전기 화학적 게이팅 측정은 산화 환원 전도성의 피크 모양의 전도 전류 대 게이트 전위 곡선 특성을 나타냅니다. 여기서 대표적인 원시 데이터는 반응기 매체의 온도에 대한 전도 전류의 의존성을 보여줍니다.온도 감소에 따른 전도 전류의 감소는 산화 환원 도체의 또 다른 특성입니다. 이 기술을 숙달하면 제대로 수행되면 약 2일 안에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 반응기를 접종하기 전에 IDA 대역이 단락되지 않았는지 확인하는 것이 중요합니다.이 기술의 의미는 병원체를 형성하는 생물막의 세포 대사를 방해하는 방법을 연구하기 위해 적용될 때 치료로 확장됩니다. 이 절차는 생물막 굴절과 전도성 사이의 상관 관계와 같은 추가 질문을 해결하기 위해 전자를 운반할 수 있는 모든 살아있는 물질에 적용할 수 있습니다.

characterizing-electron-transport-through-living-biofilms

Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

출처: Tokunou, Y. 외, Shewanella oneidensis MR-1에서 세포 외부 전자 전달에 미치는 중수소 동위원소 효과의 전기화학적 검출. J. Vis. 경험 (2018)이 영상은 전극 표면에서 바이오필름 형성을 시뮬레이션하기 위해 설계된 전기화학 반응기 모델의 조립 및 작동을 시연합니다. 제어된 전기화학 자극은 미생물 부착을 촉진하여 박테리아 단일층 바이오필름의 점진적 발달로 이어집니다.

전기화학 반응기를 이용한 박테리아 단층 바이오필름 개발

생물막 내 3개의 세포 및 세포 외 구성 요소를 동시에 정량화하고 비교하기 위한 프로토콜이 제시됩니다. 이 방법론에는 컨포칼 레이저 스캐닝 현미경, 생물막 구조 분석 및 시각화 소프트웨어, 통계 분석 소프트웨어의 사용이 포함됩니다.

생물막의 세포 및 세포 외 성분의 동시 정량화

전위차 조절기에 의해 제어되는 3전극 설정을 사용하여 유가식 반응기에서 양극 전기활성 미생물 생물막의 시간amperometric 성장이 입증되었습니다. 세포외 전자 전달은 전자 공여체가 있는 경우와 전자 공여체가 없는 경우 순환 전압전류법을 사용하여 특성화됩니다. 기본적인 데이터 분석이 입증됩니다.

폐수 유래 전기 활성 미생물 생물막: 성장, 유지 관리 및 기본 특성화

이 방법 용지의 목적은 일반적으로 인간 치은 연상 치석에서 식별 종을 포함 멀티 종 생물막의 개발을위한 마이크로 유체 시스템의 사용을 설명하는 것이다. 방법은 생물막 구조, 생물막 생존 및 강조 표시됩니다 문화에 의존 또는 문화 독립적 인 분석을위한 수확 바이오 필름에 대한 접근을 설명한다.

높은 처리량의 사용<em&gt; 체외</em&gt; 미세 유체 시스템 구강 다중 종의 바이오 필름을 개발하는

생물막은 주변 환경과 복잡한 상호 작용을 합니다. 생물막-환경 상호 작용을 종합적으로 조사하기 위해 여기서는 생물막 개발을 위한 이질적인 화학적 환경을 조성하고, 국소 유속을 정량화하고, 생물막 군집 내부 및 주변의 질량 수송을 분석하는 일련의 방법을 제시합니다.

바이오 필름 및 서식지의 이질성의 공동 개발을 특성화하기위한 방법

본 연구는 생물막 억제제와 Bacillus subtilis 다세포성에 미치는 영향을 연구하기 위한 재현 가능한 방법론의 개발을 제시합니다.

유학을위한 방법론<em&gt; B. 서브 틸리</em작은 분자 바이오 필름 억제제를 특성화 모델로&gt; 바이오 필름

이 문서는 제자리에서 비행 시간 2 차 이온 질량 분석 매핑의 화학 수 화 상태에서 미세 반응 기, 액체 진공 인터페이스에 분석을 위한 시스템으로 사용에 대 한 biofilm 성장을 위한 메서드를 제공 합니다. 녹색 형광 단백질으로 Shewanella oneidensis 미스터 1 모델로 사용 되었다.

제자리에서 Shewanella oneidensis MR1 Biofilms SALVI 및 ToF 심즈의 특성

여기 선물이 전체 셀 전기 화학 실험 Shewanella oneidensis 미스터-1에서 복잡 한 외부 막 한다 통해 extracellular 전자 전송의 속도를 양성자 수송의 기여를 공부 하는 프로토콜.

전기 화학 탐지의 중수소 활동적인 동위 원소 효과 Shewanella oneidensis 미스터-1에서 세포 외 전자 전송에

시각적 클러스터링 함께에서 cytometry 수생 biofilms 공부는 쉬운--사용 하 고 빠른 방법을 제공 합니다. 그것은 biofilm 특성, biofilm 커뮤니티 구조에 변화의 탐지 및는 biofilm에 포함 하는 비 생물 적인 입자의 탐지에 사용할 수 있습니다.

Cytometry와 수생 Biofilms의 특성

여기에서는 3전극, 2챔버 생전기화학 시스템을 사용하여 젖산 박테리아의 매개 세포외 전자 전달(EET)을 특성화하기 위한 프로토콜을 제시합니다. Lactiplantibacillus plantarum 과 산화환원 매개체 1,4-dihydroxy-2-naphthoic acid를 사용하여 이 방법을 설명하고 매개 EET를 평가하는 데 사용되는 전기화학적 기술에 대한 자세한 설명을 제공합니다.

Characterizing Mediated Extracellular Electron Transfer in Lactic Acid Bacteria with a Three-Electrode, Two-Chamber Bioelectrochemical System

배우세요 생물막의 전기전도도 측정 방법을 통해 미생물 전기화학에서 세포 대사를 지원하는 전자 이동 메커니즘을 규명하세요. 이 기법은 고신호대잡음비를 제공하여 정확한 연구가 가능합니다.

특성화 생활 Biofilms 통해 전자 전송

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