Name: Synthese van natrium wolframaat en natriummolybdaat Microcapsules via bacteriële minerale uitscheiding (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-30T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 53 s
Description: Ontdek de milieuvriendelijke synthese van natrium wolframaat en natriummolybdaat microcapsules via bacteriële minerale uitscheiding. Deze methode maakt massaproductie van holle oxide structuren mogelijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Dit werk wordt ondersteund door het ministerie van wetenschap en technologie, Taiwan, Republiek van China, onder nummer meest 105-2221-E-011-008 verlenen, en ook door Geavanceerd-Connectek Inc, Taipei, Taiwan, ROC onder contract nummer RD Ref. No. 6749 en Dept. Ref. nr. 011 via de Afgestudeerd Instituut voor elektro-optische Engineering, National Taiwan University of Science en technologie.

Let op: Gebruik latex handschoenen, beschermende brillen en de vacht van een laboratorium voor het uitvoeren van het experiment. Wanneer u gebruikmaakt van het kabinet van de bioveiligheid, zet de kast ventilator en houden de kastdeur half gesloten.
1. bereiding van glaskralen
<ol><li>100 glaskralen 3 mm diameter plaats in een fles van 100 mL laboratorium en vervolgens het kapje strak.</li>
	<li>Autoclaaf de inhoud bij 120 ° C gedurende 10 minuten.</li>
	<li>Laat de fles om afkoelen tot kamertemperatuur, dan plaatst u deze in het biosafety kabinet.</li>
</ol>2. bereiding van lysogenie Bouillon (LB)
<ol><li>Los 8 g poeder van LB-Lennox Bouillon in een fles van 500 mL laboratorium met 400 mL water.</li>
	<li>Roer de inhoud met een magnetische roeren bar PTFE voor 20 min, en vervolgens het kapje strak.</li>
	<li>Autoclaaf de inhoud bij 120 ° C gedurende 10 minuten.</li>
	<li>Laat de oplossing afkoelen tot kamertemperatuur en breng dit in de bioveiligheid kabinet.</li>
	<li>Met behulp van een precisiepipet, aliquoot de Bouillon in acht 15 mL centrifuge buizen in het biosafety kabinet (12,5 mL elk).</li>
	<li>Aliquot de resterende Bouillon tot drie flessen van 100 mL laboratorium in het biosafety kabinet (van elke 100 mL). De drie flessen strak Cap. Houd ze in de bioveiligheid kabinet.</li>
</ol>3. cultuur van Shewanella algen
<ol><li>Gebruik de diepgevroren cryopreserved stam.</li>
	<li>1 mL van de ingevroren materiaal uit de bevroren buis uitzoeken met een spatel roestvrij staal in het biosafety kabinet, en plaats deze in een centrifugebuis bereid in stap 3.5.</li>
	<li>De culturen gedurende 24 uur in een incubator 37 ° C te incuberen.</li>
</ol>4. voorbereiding van de petrischaaltjes LB-Lennox (Bouillon met Agar)
<ol><li>Los twee tabletten van LB-Lennox (Bouillon met agar) in een fles van 100 mL laboratorium met 100 mL water.</li>
	<li>Roer de inhoud met een PTFE magnetische roeren bar gedurende 20 minuten en vervolgens het kapje strak.</li>
	<li>Autoclaaf de inhoud bij 120 ° C gedurende 10 minuten.</li>
	<li>In het biosafety kabinet ontvangen door hand 100 mL oplossing in 4 petrischalen, ervoor te zorgen elk aliquot ~ 25 mL. Laat de oplossing afkoelen tot kamertemperatuur.</li>
</ol>5. bereiding van Monoclonal bacteriën
<ol><li>Label in het biosafety kabinet, de drie flessen bereid in stap 2.6, #1 en #2 #3, respectievelijk.</li>
	<li>Pipetteer 0,1 mL van de resulterende bacteriële suspensie in stap 3.3 in fles #1. Dop van de fles en swing het met de hand voor 1 min om een homogene oplossing.</li>
	<li>Pipetteer 0,1 mL van de resulterende bacteriële vloeistof in stap 5.2 in fles #2. Dop van de fles en swing het met de hand voor 1 min om een homogene oplossing.</li>
	<li>Pipetteer 0,1 mL van de resulterende bacteriële vloeistof in stap 5.3 in fles #3. Dop van de fles en schud het met de hand voor 1 min om een homogene oplossing.</li>
	<li>Pipetteer de vloeistof in de fles #3 in de 4 petrischalen bereid in stap 4.4, met behulp van een volume van elk 0,02 mL.</li>
	<li>Zet de glazen kralen in stap 1.3 naar de 4 petrischalen gebruikt, 4 kralen in elk gerecht bereid.</li>
	<li>Sluit de deksels van de petrischaaltjes en schud ze met de hand voor 1 min.</li>
	<li>De petrischaaltjes ondersteboven en broeden in een incubator 37 ° C gedurende 24 uur.</li>
</ol>6. de vermenigvuldiging van Monoclonal bacteriën
<ol><li>7 buizen bereid in stap 2.5 halen.</li>
	<li>De resulterende monoclonal bacteriën uit de 4 Petri gerechten bereid in stap 5.8 met een RVS-spatel uitzoeken, en leg ze in 7 buizen afzonderlijk.</li>
	<li>Laat de 7 buizen in een incubator 37 ° C gedurende 24 uur.</li>
	<li>Degene met de grootste lichtverstrooiing visuele colorimetrische methode uitzoeken.</li>
</ol>7. bereiding van LB-Lennox bouillon met Glucose en zout
<ol><li>LB-Lennox Bouillon 10 g, 10 g NaCl en 10 g glucose in een fles van 500 mL laboratorium gebracht. Voeg water toe totdat het volume 450 mL bereikt.</li>
	<li>Roer de inhoud met een PTFE magnetische roeren bar gedurende 20 minuten.</li>
	<li>Autoclaaf de inhoud bij 120 ° C gedurende 10 minuten.</li>
</ol>8. bereiding van natrium wolframaat
<ol><li>Zet 16.5 g natrium wolframaat nb2WO4.2H,2O in een fles van 100 mL laboratorium met een spatel roestvrij staal. Voeg water toe totdat het volume 50 mL bereikt.</li>
	<li>Roer de inhoud met een PTFE magnetische roeren bar gedurende 20 minuten.</li>
	<li>Autoclaaf de inhoud bij 120 ° C gedurende 10 minuten.</li>
	<li>In het biosafety kabinet, krijgen filtraat via een vacuüm polyester filter met poriën van 1 µm.</li>
</ol>9. voorbereiding van LB met Glucose, zout en natrium wolframaat
<ol><li>Giet in het biosafety kabinet, het filtraat opgedaan in stap 8.4 met de hand in de oplossing met glucose en zout bereid in stap 7.3.</li>
	<li>In de bioveiligheid kast, aliquoot met een pipet de resulterende oplossing van 500 mL in stap 9.1 in 10 x 50 mL centrifuge buizen.</li>
</ol>10. cultuur van bacteriën
<ol><li>In het biosafety kabinet, halen de bereid in stap 6.4 en aliquoot het met een pipet in de 10 reageerbuisjes bereid in stap 9.2, met elke buis ontvangen van 0,05 mL vloeistof.</li>
	<li>Incubeer de 10 buizen in een 37 ° C incubator voor 120 h.</li>
</ol>11. de oogst van BMT mineralen
<ol><li>Ultrasonicate elk van de 10 buizen in stap 9.2 op 20 KHz met 150 W voor 1 h.</li>
	<li>Centrifugeer de buizen bij 2.025 x g gedurende 1 h.</li>
	<li>Verwijderen van de heldere vloeistof in de buizen met een pipet, voeg water toe en herhaalt u vervolgens stap 11.1 en 11.2 één meer tijd.</li>
	<li>Verwijderen van de heldere vloeistof in de buizen met een pipet, alcohol toevoegen en klik vervolgens ultrasonicate hen op 20 KHz met 150 W voor 1 h.</li>
	<li>Centrifugeer de buizen bij 2.025 x g gedurende 1 h.</li>
	<li>Herhaal stap 11.4 en 11,5 nog een keer</li>
	<li>Oogst BME mineralen door het verwijderen van de heldere vloeistof in de buizen met een pipet; Daarna, cap onmiddellijk de buizen zonder het uitvoeren van een droogprocédé.</li>
</ol>12. oscillerende temperatuur met Pandoraea sp. en molybdaat
<ol><li>Cultuur, Pandoraea sp. , op dezelfde manier als in stap 2, 3, 4, 5 en 6 voor Shewanella algen. Het resultaat van deze stap komt overeen met die van stap 6.4.</li>
	<li>Maak van de pond-Bouillon met zowel glucose en zout in de dezelfde manier als in stap 7, 8 en 9, behalve dat de 16.5 g natrium wolframaat in stap 7.1 wordt vervangen door 12 g van natriummolybdaat, Na2MoO4 · 2H2O. Het resultaat van deze stap komt overeen met die van stap 9.2.</li>
	<li>In het biosafety kabinet, fetch de vloeistof bereid in stap 12.1 en aliquoot met een pipet in de 10 buizen bereid in stap 12.2, met elk ontvangende 0,05 mL tube.</li>
	<li>Incubeer de 10 buizen in stap 12.3 bij schommelende temperaturen voor 120 h in een wederzijdse bad, de temperatuur 5 keer tussen 25 ° C en 37 ° C, bij elke temperatuur gedurende 12 h oscillerende schudden.</li>
</ol>

<ol><li>Chertok, B., Moffat, B. A., David, A. E., Yu, F., Bergemann, C., Ross, B. D., Yang, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iron+Oxide+Nanoparticles+as+a+Drug+Delivery+Vehicle+for+MRI+Monitored+Magnetic+Targeting+of+Brain+Tumors%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Iron Oxide Nanoparticles as a Drug Delivery Vehicle for MRI Monitored Magnetic Targeting of Brain Tumors.</a> Biomaterials. 29 (4), 487(2008).</li>
<li>Mansur, C., Pope, M., Pascucci, M. R., Shivkumar, S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884296000788">Zirconia-Calcium Phosphate Composites for Bone Replacement.</a> Ceramics Int. 24, 11(1998).</li>
<li>Wang, Y., Arandiyan, H., Jason Scott, J., Bagheri, A., Dai, H., Amal, R. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/-/content/articlelanding/2015/ta/c6ta10896b">Recent advances in ordered meso/macroporousmetal oxides for heterogeneous catalysis: a review.</a> J. Mater. Chem. A. 5, 8825(2017).</li>
<li>Kleshch, V. I., Rackauskas, S., Nasibulin, A. G., Kauppinen, E. I., Obraztsova, E. D., Obraztsov, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ingentaconnect.com/contentone/asp/jno/2012/00000007/00000001/art00007">Field Emission Properties of Metal Oxide Nanowires.</a> J. of Nanoelectron. and Optoelectron. 7, 35(2012).</li>
<li>Ismagilov, R. R., Tuyakova, F. T., Kleshch, V. I., Obraztsova, E. A., Obraztsov, A. N. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pssc.201510022/abstract">CVD nanographite films covered by ALD metal oxides: structural and field emission properties.</a> Phys. Status Solidi C. 12 (7), 1022(2015).</li>
<li>Mor, G. K., Shankar, K., Paulose, M., Varghese, O. K., Grimes, C. A. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl052099j">Use of Highly-Ordered TiO2 Nanotube Arrays in Dye-Sensitized Solar Cells.</a> NANO LETT. 6 (2), 215-218 (2006).</li>
<li>Lee, J. -H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400509003499">Gas sensors using hierarchical and hollow oxide nanostructures: Overview.</a> Sensors and Actuators B. 140, 319(2009).</li>
<li>Poizot, P., Laruelle, S., Grugeon, S., Dupont, L., Tarascon Shankar, J. -M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-sized+transition-metal+oxides+as+negative-electrode+materials+for+lithium-ion+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Nano-sized transition-metal oxides as negative-electrode materials for lithium-ion batteries.</a> Nature. 407, 496(2000).</li>
<li>Jang, D., Meza, L. R., Greer, F., Greer, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+deformation+of+three-dimensional+hollow+ceramic+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Fabrication and deformation of three-dimensional hollow ceramic nanostructures.</a> Nature Materials. 12, 893(2013).</li>
<li>Lazarus, A., Florijn, H. C. B., Reis, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Geometry-Induced+Rigidity+in+Nonspherical+Pressurized+Elastic+Shells%5BTitle%5D)+AND+%22PRL%22%5BJournal%5D)">Geometry-Induced Rigidity in Nonspherical Pressurized Elastic Shells.</a> PRL. 109, 144301(2012).</li>
<li>Vella, D., Ajdari, A., Vaziri, A., Boudaoud, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Indentation+of+Ellipsoidal+and+Cylindrical+Elastic+Shells%5BTitle%5D)+AND+%22PRL%22%5BJournal%5D)">Indentation of Ellipsoidal and Cylindrical Elastic Shells.</a> PRL. 109, 144302(2012).</li>
<li>Xu, H., Wang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Template+Synthesis+of+Multishelled+Cu2O+Hollow+Spheres+with+a+Single-Crystalline+Shell+Wall%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Template Synthesis of Multishelled Cu2O Hollow Spheres with a Single-Crystalline Shell Wall.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 46, 1489(2007).</li>
<li>Li, B., Shao, X., Hao, Y., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/RA/2015/C5RA14910J">Ultrasonic-spray-assisted synthesis of metal oxide hollow/mesoporous microspheres for catalytic CO oxidations.</a> RSC Adv. 5, 85640(2015).</li>
<li>Yu, J., Wang, G. Hydrothermal Synthesis and Photocatalytic Activity of Mesoporous Titania Hollow Microspheres. Powder Tech. 301, 96(2016).</li>
<li>Xu, G., Zhang, X., Cui, H., Zhang, Z., Ding, J., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003259101630328X">Facile synthesis of mesoporous SnO2 microspheres using bioactive yeast cell.</a> Powder Tech. 301, 96(2016).</li>
<li>Nomura, T., Tanii, S., Ishikawa, M., Tokumoto, H., Konishi, Y. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921883113000368">Synthesis of hollow zirconia particles using wet bacterial templates.</a> Adv. Powder Tech. 24, 1013(2013).</li>
<li>Frankel, R. B., Bazylinski, D. A. <a target="_blank" href="https://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/40721315/Frankel___Bazylinski_BIM__Rev._Mineral..pdf?AWSAccessKeyId=AKIAIWOWYYGZ2Y53UL3A&Expires=1510268529&Signature=S2Kabbvg3CFuRi%2FQJJWrX2IUVew%3D&response-content-disposition=inline%3B%20filename%3DBiologically_Induced_Mineralization_by_B.pdf">Biologically Induced Mineralization by Bacteria.</a> Rev. in Mineralogy and Geochem. 54 (1), 95(2003).</li>
<li>Bazylinski, D. A., Frankel, R. B. <a target="_blank" href="http://rimg.geoscienceworld.org/content/54/1/217">Biologically Controlled Mineralization in Prokaryotes.</a> Rev. in Mineralogy and Geochem. 54 (1), 217(2003).</li>
<li>Lin, P. -H., Huang, Y. -T., Lin, F. -W. <a target="_blank" href="http://jss.ecsdl.org/content/6/3/N3113.full">Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Hollow Microspheres Biologically Controlled Mineralization in Prokaryotes.</a> ECS J. of Solid State Sci. and Tech. 6 (3), N3113(2017).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Wat betreft de zelf-consistentie van de experimentele resultaten zijn de voorbereiding en de vermenigvuldiging van monoclonal bacteriën kritisch. Dit experiment, anders dan de sjabloon synthese experimenten15,16, werkzaam bioactieve gram-negatieve bacteriën. Als u op een enkele muur, kozen we voor prokaryote bacteriën in plaats van eukaryotische bacteriën zoals gist15. Om te bereiken een bolvorm met een lengte-naar-diameter verhouding van 1:1, in plaats van een grotere lengte-naar-diameter verhouding16, we gevoed bacteriën met een veel hogere concentratie van oxyanions om te manipuleren om te krimpen in een bolvorm, microcapsules waardoor met een honkslag, ronde, en dunne muur (< 30 nm).
Aangezien de BMT hoofdzakelijk een beroep op het aanpassen van de concentratie van oxyanions om te controleren van het metabolisme van de bacteriën, beschikt het over twee beperkingen. Ten eerste, de concentratie van oxyanions wordt beperkt door de oplosbaarheid, hoewel de concentratie zo hoog mogelijk moet. Tweede, meest bacteriële stofwisseling stopt bij een temperatuur van meer dan 45 ° C of onder 5 ° C, respectievelijk de boven- en ondergrenzen van ons experiment.
Ondanks deze twee beperkingen heeft de BMT een groot potentieel voor het maken van metaaloxide materialen van praktisch belang. Om deze bewering te staven, gaan wij proberen deze methode om zirkonium microcapsules en ijzer microcapsules — de eerste een goede kandidaat materiaal voor kunstmatige botten, en de laatste voor drug delivery.

Metaaloxide nanodeeltjes worden uitgebuit voor drug delivery1, bouw kunstmatige botten2, heterogene katalyse3, veld emissie4,5, zonnecellen6, gas sensoren7, en Lithium batterijen8. Voor praktische toepassingen zijn de mechanische sterkte van nanokristallen én hun microstructuur van cruciaal belang. Onder de microstructuren, kunnen lege huls structuren worden gebruikt voor het maken van lichtgewicht, mechanisch robuuste materialen9. Onder lege huls structuren, is een bolvorm bekend om zijn meer rigide dan een ellipsoïdale vorm; de laatste heeft een grotere lengte-naar-diameter verhouding dan de voormalige10,11. Dit werk beschrijft een protocol voor het synthetiseren van sferische microcapsules via bacteriën met een niet-toxisch methode onder een ambient aandoening, die met de alternatieve methoden contrasteert, met inbegrip van de sjabloon synthese methode12, Ultrasone-spray-bijgewoonde synthese methode13 en hydrothermale methode14. Sommige van de alternatieve methoden vereisen sjablonen12, wat een temperatuur zo hoog als 500 ° C13en sommige een hoge druk14. Wat betreft de resulterende structuur, de sjabloon synthese methode met behulp van de sjabloon gist bewerkstelligt een kern-shell structuur15, in plaats van met een enkele muur, en degene die met behulp van de sjabloon E. coli produceert een structuur met lengte-naar-diameter verhouding van 1.7:0.8, en is niet bolvormig. 16.
In dit werk hebben wij een metaaloxide microcapsules met een enkele muur en van sferische vorm onder een ambient voorwaarde door te profiteren van bacteriële metabolisme. In de bacteriële glycolyse, een chemisch proces dat koolstof bronnen, zoals glucose en lactose metaboliseert, koolstof bronnen worden beschouwd als de oorsprong van het reducerend vermogen gegenereerd daarin. We bacteriële metabolisme gemanipuleerd door de concentratie van koolstof bronnen om gewenste uiteinden passen. Deze methode is milieuvriendelijk, met behulp van niet-toxische agentia en verbruikt veel minder stroom van elektriciteit. Ten slotte, met deze methode kunt de massaproductie van microcapsules gewoon door het verhogen van het volume van Bouillon.
Voorafgaand aan de methode, zijn er een andere twee methoden gebruik te maken van bacteriële metabolisme zodat mineralen: biologisch geïnduceerde mineralisatie (BIM)17 en biologisch gecontroleerde mineralisatie (BCM)18. BIM en niet BCM kan worden gebruikt voor het maken van natrium wolframaat en molybdaat wolframaat microcapsules zoals onze proces, dat is uitgeroepen tot de bacteriële minerale uitscheiding (BMT)19. In dit experiment, de vorm van microcapsules kan worden gecontroleerd om een lengte-naar-diameter verhouding van 10:1 tot 1:1, en de grootte van nanoparticle korrels dat formulier de schelpen kunnen worden aangepast aan de variërend van 15 nm tot 110 nm.

<table><tbody><tr><td>LB(Lennox)bouillon met agartabletten</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L7075</td><td>1 tablet voor 50 mL bouillon met agar</td></tr><tr><td>LB (Lennox)bouillon</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L3022-1KG</td><td>LB (Lennox)poeder 1 kg</td></tr><tr><td>Dextrose watervrij</td><td>Nihon Shiyaku Reagent</td><td>PL 78695</td><td>glucose</td></tr><tr><td>Natriumwolframaat</td><td>Nihon Shiyaku Reagent</td><td>PL 76050</td><td>Na2WO4 &middot; 2H2O</td></tr><tr><td>Natriummolybdaat</td><td>Nihon Shiyaku Reagent</td><td>PL103564</td><td>Na2MoO4 &middot; 2H2O</td></tr><tr><td>Natriumchloride</td><td>Nihon Shiyaku Reagent</td><td>PL 68131</td><td>NaCl</td></tr><tr><td>Ethanol 99,5%</td><td>Acros organics</td><td>AC615090040</td><td>CH3CH2OH</td></tr><tr><td>Water</td><td>Gemaakt in onze universiteit</td><td></td><td>gede-ioniseerd water</td></tr><tr><td>Autoclaaf</td><td>Tomin Medical Equipmenco, Ltd., Taipei City, Taiwan, ROC</td><td>TM-329</td><td>verwarmen tot 120 &deg;C gedurende 10 min</td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Digit System Laboratory System, New Taipei City, Taiwan, ROC</td><td>DSC302SD</td><td>centrifugeer bij 2025 x g</td></tr><tr><td>-80 &deg;C koelkast</td><td>Panasonic</td><td>MDF-U3386S</td><td>Gebruik om stam cryoconserveren</td></tr><tr><td>Ultrasone homogenisator Sonicator Processor Cel Disruptor</td><td>Lenox</td><td>UPS-150</td><td>frequentie 20 KHz vermogen 150 W</td></tr><tr><td>Incubator</td><td>Klant gemaakt</td><td>op maat gemaakt</td><td>verwarmen tot 40 &deg;C of afkoelen tot 18 &deg;C met tijdcontrole</td></tr><tr><td>Reciproke schudbaden</td><td>Kingtech Scientific Co., Ltd</td><td>WBS-L</td><td></td></tr><tr><td>Digitale roerplaat</td><td>Corning</td><td>#6797-620D</td><td>gebruik met PTFE magnetische roerbar</td></tr><tr><td>Bioveiligheidskabinet</td><td>Zong Yen co., LTD</td><td>ZYBH-420</td><td>Alle bacteriële processen worden hier gedaan</td></tr><tr><td>Scanning elektronenmicroscoop</td><td>JEOL</td><td>JSM-6500F</td><td>SEM-beelden</td></tr><tr><td>50 mL centrifugebuis</td><td>Falcon</td><td>14-432-22</td><td></td></tr><tr><td>15 mL centrifugebuis</td><td>Falcon</td><td>14-959-53A</td><td></td></tr><tr><td>Laboratoriumfles 100 mL</td><td>Duran</td><td>21 801 24 5</td><td></td></tr><tr><td>Laboratoriumfles 500 mL</td><td>Duran</td><td>21 801 44 5</td><td></td></tr><tr><td>Roestvrijstalen spatel</td><td>Chemglass</td><td>CG-1981-10</td><td></td></tr><tr><td>PTFE wegwerp roerbars</td><td>Fisher</td><td>S68066</td><td></td></tr><tr><td>Plastiek Petri schotels</td><td>Fisher</td><td>S33580A</td><td></td></tr><tr><td>Shewanella algen</td><td>Met dank aan auteur #3</td><td>Met dank aan auteur #3</td><td></td></tr><tr><td>Pandoraea sp.</td><td>Met dank aan auteur #3</td><td>Met dank aan auteur #3</td><td></td></tr></tbody></table>

synthese van natrium wolframaat en natriummolybdaat microcapsules via bacteriële minerale uitscheiding

Synthesizing Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Microcapsules via Bacterial Mineral Excretion

Presenteren we een methode, de bacteriële minerale uitscheiding (BMT), voor de synthese van twee soorten microcapsules, natrium wolframaat en natriummolybdaat en de twee metaaloxiden bijbehorende nanodeeltjes — de eerste zo klein als 22 nm en de laatste 15 nm. We gevoed twee stammen van bacteriën, Shewanella algen en Pandoraea sp., met verschillende concentraties van wolframaat of molybdaat ionen. De concentraties van wolframaat en molybdaat werden aangepast om microcapsules van verschillende lengte-naar-diameter verhouding. We vonden dat hoe hoger de concentratie hoe kleiner de nanodeeltjes waren. De nanodeeltjes kwam met drie lengte-naar-diameter verhouding: 10:1, 3:1 en 1:1, die werden bereikt door het voeren van de bacteriën respectievelijk met een lage concentratie, een middelgrote concentratie en een hoge concentratie. De beelden van de holle microcapsules werden genomen via de scanning electron microsfeer (SEM). Hun kristalstructuren werden gecontroleerd door röntgendiffractie (XRD) — de kristalstructuur van molybdaat microcapsules is Na2MoO4 en die van wolframaat microcapsules nb2WO4 met Na2W2O7. Deze syntheses alle werden uitgevoerd onder een in de omgeving van ambient voorwaarde.

Figuur 1 toont echte sferische microcapsules. Beide de twee stammen van de bacterie, Shewanella algen en Pandoraea sp., oorspronkelijk hebben een lengte-naar-diameter verhouding van 3:1. Voor het bereiken van de lengte-naar-diameter verhouding van 1:1, een hoge concentratie (> 100 mM) van metalen oxyanions vereist is. Een lage concentratie (< 5 mM) oxyanions kan leiden tot een lengte / diameterverhouding van 10:1, als dat in Figuur 2, die leiden de instroom van de oxyanions tot kan, het blokkeren van de binaire deling van bacteriën. Tot slot, voor het bereiken van een lengte-naar-diameter verhouding van 3:1, zoals die in Figuur 3, is een middelgrote concentratie (~ 20 mM) van oxyanions nodig. De vorming van sferische shells, met een lengte-naar-diameter verhouding van 1:1, kan worden veroorzaakt door bacteriële stations die zich krimpen hun oppervlakte als tegenwicht voor de inname van oxyanions terwijl het verspreiden van oxyanions door de celmembraan. De drie cijfers geven samen dat het lengte-naar-diameter verhouding kan worden afgestemd op 10:1 tot 1:1 gewoon door de concentratie van oxyanions aan te passen.
Figuur 4 en Figuur 5 tonen de nanoparticle korrels van natriummolybdaat in verschillende maten: de kleinere één wordt 15 nm, en de grotere één 110 nm. Merk op dat in Figuur 5, op de niet-verbrijzeld shells, deeltjes van 110 nm kan nog steeds worden omhoog geketend aan elkaar, vorming van poreuze schelpen. Grotere degene werd opgedaan door het schommelen van de temperatuur van het kweken Bouillon 5 keer tussen 25 ° C en 37 ° C, met elke temperatuur gedurende 12 h. Tijdens de trilling van de temperatuur, korrels van verschillende grootte kan niet alleen worden geproduceerd, maar ook de handhaving van de micro-bolvormige structuur, waardoor we kunnen microcapsules met verschillende korrelgroottes, van 15 nm tot 110 nm, gewoon door het beheersen van de temperatuur van de Bouillon .
Figuur 6 toont de gebroken muur met grotere korrels verblijft naast de opening van de muur. De wanddikte is ongeveer 22 nm en de grotere korrel gaat 40-60 nm. Het verschil in grootte kan voortvloeien uit verschillende metabole processen, die zijn nog niet geïdentificeerd.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig1.jpg"> Figuur 1: het SEM-beeld van holle sferische schelpen met een lengte-naar-diameter verhouding van 1:1. Deze structuur is gemaakt van natrium wolframaat uitgescheiden door Shewanella algen met glucose als de koolstofbron. Overgenomen met toestemming van ECS J. van Solid State Sci. en Tech., 6, lid 3, N3113 (2017). Copyright 2017, de elektrochemische Society. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig2.jpg"> Figuur 2: het SEM-beeld van holle lange gloeidraad schelpen met een lengte-naar-diameter verhouding van 10:1. Deze structuur is gemaakt van natriummolybdaat uitgescheiden door Pandoraea sp. met glucose als de koolstofbron. Overgenomen met toestemming van ECS J. van Solid State Sci. en Tech., 6, lid 3, N3113 (2017). Copyright 2017, de elektrochemische Society. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig3.jpg"> Figuur 3: het SEM-beeld van gebroken holle staafvormig schelpen met een lengte-naar-diameter verhouding van 3:1. Deze structuur is gemaakt van natrium wolframaat uitgescheiden door Shewanella algen met glucose als de koolstofbron. Overgenomen met toestemming van ECS J. van Solid State Sci. en Tech., 6, lid 3, N3113 (2017). Copyright 2017, de elektrochemische Society. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig3large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig4.jpg"> Figuur 4: het SEM-beeld verbrijzelde natriummolybdaat houders met een deeltjesgrootte van graan van 15 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig5.jpg"> Figuur 5: het SEM-beeld van verbrijzeld en niet-verbrijzelde natriummolybdaat schelpen met een deeltjesgrootte van graan van 110 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig5large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig6.jpg"> Figuur 6: het SEM-beeld van gebroken holle schelpen met een lengte-naar-diameter verhouding van 1:1. Deze structuur is gemaakt van natrium wolframaat uitgescheiden door Shewanella algen met glucose als de koolstofbron. Korrels met een grootte over 40-60 nm hangen buiten de shell rechts naast een groot gat, terwijl de shell zelf bestaat uit korreltjes met een grootte van ongeveer 22 nm. Overgenomen met toestemming van ECS J. van Solid State Sci. en Tech., 6, lid 3, N3113 (2017). Copyright 2017, de elektrochemische Society. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig6large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>

Dit werk presenteert een protocol voor vervaardiging natrium wolframaat en natrium molybdaat microcapsules via bacteriën en hun overeenkomstige nanodeeltjes.

Synthese van natrium wolframaat en natriummolybdaat Microcapsules via bacteriële minerale uitscheiding

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

Het algemene doel van dit experiment is om nieuwe procedures te demonstreren voor het maken van holle sferische structuren van oxidematerialen met behulp van gramnegatieve bacteriën. Deze methode kan helpen om belangrijke vragen in het bionanomateriaalveld te beantwoorden door te laten zien hoe microcapsule nanograniaal metaaloxidemateriaal kan worden gevormd met behulp van bacteriën. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het milieuvriendelijk is en het potentieel heeft om in massa te worden geproduceerd.Weeg acht gram LB Lennox Broth-poeder af en plaats het in een 500 milliliter laboratoriumfles met 400 milliliter water. Voeg vervolgens een magnetische Teflon roerstaaf toe en roer de inhoud gedurende 20 minuten. Sluit de bouillon goed af en autoclaveer de inhoud gedurende 10 minuten bij 120 graden Celsius.Laat de oplossing afkoelen tot kamertemperatuur en gebruik vervolgens een pipet om 12,5 milliliter van de bouillon in acht 15 milliliter centrifugeerbuisjes te verdelen. Verdeel de resterende bouillon in drie 100 milliliter laboratoriumflessen, sluit de drie flessen goed af en bewaar ze in de bioveiligheidskast. Haal vervolgens een cryogepreserveerde stam van Shewanella algae uit de opslag.Gebruik vervolgens in de bioveiligheidskast een roerstaaf van roestvrij staal om een milliliter van het bevroren materiaal uit de opslagbuis te verwijderen en plaats het in een van de 12,5 milliliter aliquoten die LB Lennox Bouillon bevatten. Plaats het monster in een incubatiekast van 37 graden Celsius en incubeer de cultuur gedurende 24 uur. Bereid vervolgens de agarplaten voor.Los twee tablets LB Lennox Bouillon met agar op in een 100 milliliter fles met 100 milliliter water. Gebruik een roerstaaf om de inhoud gedurende 20 minuten te roeren en sluit hem vervolgens goed af. Na autoclavering verdeel 20 milliliter in elk van de vier petrischalen.Laat de oplossing afkoelen tot kamertemperatuur in de afzuigkap. Bedek vervolgens de platen. Label de drie flessen die zijn voorbereid met 100 milliliter LB Lennox Bouillon met nummer één, nummer twee en nummer drie.Pipet 0,1 milliliter van de resulterende bacteriecultuur in fles één. Sluit de fles af en slinger hem een minuut lang met de hand om een homogene oplossing te krijgen. Pipet vervolgens 0,1 milliliter uit fles nummer één in fles nummer twee.Sluit opnieuw de fles af en slinger hem een minuut lang met de hand. Voer de laatste verdunning uit door 0,1 milliliter uit fles nummer twee in fles nummer drie te pipetten. Sluit de fles af en schud hem een minuut lang met de hand.Pipet vervolgens 20 microliter van de oplossing op elk van de vier petrischalen. Plaats vervolgens vier geautoclaveerde glazen kralen met een diameter van drie millimeter in elk van de petrischalen. Sluit de deksels van de petrischalen en schud ze een minuut lang met de hand.Wanneer u klaar bent, draait u de petrischalen ondersteboven en incubeert u de platen in een incubatiekast van 37 graden Celsius gedurende 24 uur. Haal met een roerstaaf van roestvrij staal de resulterende monoklonale bacteriën uit de vier petrischalen en doe ze in de resterende zeven buisjes met 12,5 milliliter LB Lennox Bouillon. Laat de buisjes in de incubatiekast van 37 graden Celsius gedurende 24 uur staan en kies vervolgens degene met de grootste lichtverstrooiing met behulp van de visuele colorimetrische methode.Plaats 10 gram LB Lennox Bouillon, 10 gram natriumchloride en 10 gram glucose in een 500 milliliter laboratoriumfles. Voeg water toe tot het volume 450 milliliter bereikt. Voeg een Teflon roerstaaf toe en roer gedurende 20 minuten.Nadat de oplossing is gemengd, autoclaveer deze oplossing gedurende 10 minuten bij 120 graden Celsius. Meet vervolgens 16,5 gram natriumwolframaatdihydraat af en plaats het in een 100 milliliter fles. Voeg water toe tot het volume 50 milliliter bereikt.Voeg een Teflon roerstaaf toe en roer de oplossing gedurende 20 minuten. De oplosmiddelconcentratie van natriumwolframaat moet hoog zijn om de sferische vorm van een microcapsule te garanderen, maar niet te hoog om de bacteriën te doden. Na autoclavering filtert u de oplossing door een glasvezelfilter met poriën van één micrometer om het filtraat te verkrijgen.Giet het filtraat met de hand in de 450 milliliter fles met LB Lennox Bouillon die glucose en zout bevat. Verdeel vervolgens de resulterende oplossing in 10 centrifugeerbuisjes van 50 milliliter. Haal de cultuur met de monoklonale bacteriën en voeg 50 microliter ervan toe aan elk van de 10 centrifugeerbuisjes die het natriumwolframaatmedium bevatten.Incubeer de 10 buisjes in een incubatiekast van 37 graden Celsius gedurende 120 uur. Na de incubatie plaatst u elk van de buisjes in een ultrasone apparaat en soniceert u de cellen gedurende een uur bij 20 kilohertz met 150 watt. Centrifugeer de buisjes.Verwijder vervolgens het heldere vocht met een pipet. Voeg vervolgens water toe. Soniceer en centrifugeer de buisjes vervolgens nog een keer.Na de tweede centrifugatie verwijdert u het heldere vocht in de buisjes met een pipet. Voeg vervolgens 35 milliliter 99,8% ethanol toe en ultrasoniceert u de monsters opnieuw. Spoel de mineralen door ze te centrifugeren, alcohol toe te voegen en het monster nog een keer te soniceren.Verwijder vervolgens het heldere vocht in de buisjes met een pipet en sluit de buisjes onmiddellijk af zonder het monster te laten drogen. Deze SEM-afbeelding toont de gebroken holle schaal die is gemaakt van natriumwolframaat dat is uitgescheiden door Shewanella algae met glucose als koolstofbron. Granules met een diameter van ongeveer 40 tot 60 nanometer hangen buiten de schaal.De schaal zelf bestaat uit granulen met een diameter van ongeveer 22 nanometer. Door uit te zoomen kan men het lengte-diameterverhouding van deze holle schalen zien. Deze sferische schalen hebben een lengte-diameterverhouding van één op één en zijn verkregen met behulp

synthesizing-sodium-tungstate-sodium-molybdate-microcapsules-via

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Source: Lin, P., et al. Synthesizing Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Microcapsules via Bacterial Mineral Excretion. J. Vis. Exp. (2018).This video demonstrates the preparation of a monoclonal bacterial culture for mineral production through serial dilution and colony isolation on an agar plate. By shaking the plate with glass beads, individual cells are spatially separated to form genetically uniform colonies, which are then transferred to liquid media for growth. The culture with the...

A Technique to Prepare a Monoclonal Bacterial Culture

Source: Lin, P., et al. Synthesizing Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Microcapsules via Bacterial Mineral Excretion. J. Vis. Exp. (2018).This video demonstrates the procedure for synthesizing rigid metal oxide microcapsules by culturing metal-reducing bacteria with metal ions, followed by sequential purification through sonication, centrifugation, and ethanol washing.

Synthesis of Metal Oxide Microcapsules Using Metal-Reducing Bacteria

De voorbereiding en afschilfering van CaCuSi 4 O 10 en BaCuSi 4 O 10 worden beschreven. Bij het ​​roeren in heet water, CaCuSi 4 O 10 spontaan schilfert in monolagen, terwijl BaCuSi 4 O 10 vereist ultrasone trillingen in organische oplosmiddelen. Nabij infrarood (NIR) beeldvorming geeft de NIR emissie-eigenschappen van deze materialen en waterige dispersies van deze nanomaterialen zijn nuttig voor oplossing verwerking.

Afschilfering van de Egyptische Blauw en Han Blauw, Twee Alkali Aarde Koper silicaat-gebaseerde Pigmenten

Een “verwijderbare keramische coatingmethode” wordt in visuele vorm gepresenteerd voor de synthese van niet-gesinterde en metaal-getermineerde monometallische en bimetallische vroege overgangsmetaalcarbide en -nitride nanodeeltjes met instelbare grootten en kristalstructuren.

Reverse-micro-emulsie gemedieerde synthese van monometallische en bimetaal Vroege Transition Metal Carbide en nitride Nanodeeltjes

De synthese van nanodeeltjes van mononatriumtitanaat via een oppervlakteactieve stof bemiddelde sol-gel wordt beschreven, samen met de bereiding van het corresponderende met peroxide gemodificeerde materiaal. Ook wordt een ionenuitwisselingsreactie met Au(III) gepresenteerd.

Synthese en Reaction Chemistry of nanosize Monosodium Titanate

Hier presenteren we een methode om ligand-vrije cadmiumsulfide (CdS) nanodeeltjes te synthetiseren op basis van een uniek zwavelcopolymeer. Het zwavelcopolymeer fungeert als een hoogtemperatuuroplosmiddel en een zwavelbron tijdens de synthese van de nanodeeltjes en stabiliseert de nanodeeltjes na de reactie.

Synthese van Ligand-vrij CdS Nanodeeltjes binnen een Zwavel copolymeermatrix

Dit protocol / manuscript beschrijft een gestroomlijnde werkwijze voor de productie van sporopollenin exine capsules (SEC) van Lycopodium clavatum sporen en voor het laden van hydrofiele stoffen in deze SEC.

Extractie van Plant-gebaseerde Capsules voor Micro-inkapseling Applications

We presenteren een protocol om te vergelijken de status van mineralen in blaasjes uitgebracht door twee menselijk bot cellijnen: hFOB 1.19 en Saos-2. Hun mineralisatie profielen werden geanalyseerd door Alizarine Red-S (S-AR) kleuring, ultraviolet (UV) licht visualisatie, Transmissie Electronenmicroscopie (TEM) beeldvorming en energie dispersieve x-stralen Microanalyse (EDX).

Analyse van mineralen geproduceerd door hFOB 1.19 en Saos-2 cellen met behulp van Transmissie Electronenmicroscopie met energie dispersieve x-stralen Microanalyse

Dit artikel demonstreert de beginselen van een snelle, minimaal invasieve injectie van fluorescerende microdeeltjes in de circulatory system van kleine vissen en de visualisatie in vivo van het microdeeltjes in vis bloed.

Eenvoudig en effectief beheer en visualisatie van deeltjes in de bloedsomloop van kleine vissen met behulp van nier injectie

Dit protocol beschrijft de synthese van upconversie nanocapsules voor later gebruik in fotopolymeriseerbare harsen voor triplet fusie upconversie-gefaciliteerd volumetrisch 3D-printen.

Triplet Fusion Upconversie Nanocapsule Synthese

Dit protocol presenteert een microfluïdisch systeem voor het bestuderen van de microbiële neerslag van mangaanoxidemineralen. Biomineraalvorming wordt ter plaatse gemeten met optische microscopie en beeldanalyse. Deze benadering kan worden aangepast om de neerslag van andere karakteristiek gekleurde biogene mineralen in poreuze omgevingen te onderzoeken.

Een microfluïdisch platform om microbiële neerslag van metaaloxiden in poreuze media te onderzoeken

Ontdek de milieuvriendelijke synthese van natrium wolframaat en natriummolybdaat microcapsules via bacteriële minerale uitscheiding. Deze methode maakt massaproductie van holle oxide structuren mogelijk.

Synthese van natrium wolframaat en natriummolybdaat Microcapsules via bacteriële minerale uitscheiding

Meer video's verkennen