Name: Bacteriële cellulosebollen die vaste materialen inkapselen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-02-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 4 min 42 s
Description: Leer een eenvoudige methode voor het produceren van bacteriële cellulosebollen met inkapseling van vaste deeltjes voor biologische afbreekbare toepassingen in milieuremediatie en gecontroleerde afgifte.

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

Dit werk is een voortzetting van een Montana Tech Research Assistant Mentorship Program project van Adolfo Martinez, Catherine Mulholland, Tyler Somerville en Laurel Bitterman. Het onderzoek werd gesponsord door de National Science Foundation onder Grant No. OIA-1757351 en het Combat Capabilities Development Command Army Research Laboratory (Coöperatieve Overeenkomst nummer W911NF-15-2-0020). Alle meningen, bevindingen en conclusies, of aanbevelingen in dit materiaal zijn die van de auteurs en weerspiegelen niet noodzakelijkerwijs de standpunten van de National Science Foundation of het Army Research Lab. We willen ook Amy Kuenzi, Lee Richards, Katelyn Alley, Chris Gammons, Max Wohlgenant en Kris Bosch bedanken voor hun bijdragen.

1. Creatie en onderhoud van bacteriële cellulosestartcultuur
<ol><li>Verkrijg een startkweek van bacteriële cellulose, ongeveer 50 g, in de vorm van een SCOBY. Het kan commercieel worden gekocht (bijv. bij Cultures for Health). Plaats de SCOBY in een bekerglas van 1 L, bedekt met een papieren handdoek.</li>
	<li>Kook 700 ml gedeioneerd water, breng het over naar een apart vat van het vat met de SCOBY en voeg 85 g sacharose toe.</li>
	<li>Zodra de sacharose is opgelost, voeg je 2 zakjes zwarte thee (4,87 g) toe. Laat de thee 1 uur trekken en verwijder de theezakjes voorzichtig met een roerstaafje.</li>
	<li>Voeg 200 ml gedestilleerde witte azijn toe aan de thee. Laat het mengsel afkoelen tot 25 °C. Voeg na afkoeling 700 ml thee op kamertemperatuur toe aan het bekerglas met de SCOBY. LET OP: Het toevoegen van de zure thee terwijl het te warm is, kan schadelijk zijn voor de organismen in de SCOBY.</li>
	<li>Bedek het bekerglas met een papieren handdoek en zet het vast met een elastische band en plaats het bekerglas in een opslagruimte met een temperatuur van 25 °C. Dit schip wordt gewoonlijk aangeduid als voorraadcultuur of een hotel.</li>
	<li>Om de SCOBY gezond te houden is onderhoud ongeveer 2 keer per maand nodig.<ol>
<li>Gebruik gehandschoende handen om de SCOBY-matten tegen te houden en giet de vloeistof uit het hotel af in een apart bekerglas. Voeg in de container met de vloeistof voldoende zure thee toe voor in totaal 700 ml oplossing.</li>
		<li>Los 65 g sacharose op in de container met de zure thee. Terwijl u wacht tot de sacharose is opgelost, spoelt u de SCOBY-matten voorzichtig af in DI-water.</li>
		<li>Zodra de sacharose volledig is opgelost, kan de vloeistof worden toegevoegd aan het bekerglas met de gespoelde SCOBY-matten. Bedek het bekerglas en breng het terug naar het incubatiegebied.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Productie van bacteriële cellulosebollen
OPMERKING: Wees voorzichtig bij het werken met kokend water. Zorg ervoor dat glaswerk bestand is tegen de kokende watertemperaturen, vrij is van defecten en de juiste maat heeft. Figuur 1geeft een schema dat de productie van BC-bollen beschrijft .
<ol><li>Kook 350 ml gedeioneerd water met een waterkoker. Breng het warme water over op een bekerglas van 500 ml. Los 42,5 g gegranuleerde sacharose op in het hete water met behulp van een roerstaaf.</li>
	<li>Wanneer de sacharose volledig is opgelost, laat u 1 zakje zwarte thee (2,54 g) gedurende 1 uur in de kolf met de sacharose en het water trekken. Verwijder hierna het theezakje met een roerstaafje, zorg ervoor dat het theezakje niet openbreekt en gooi het vervolgens in de prullenbak.</li>
	<li>Voeg 100 ml gedestilleerde witte azijn toe aan het bekerglas en roer het mengsel vervolgens grondig. Breng 80 ml van het zure theemengsel over in een verbijsterde kolf van 250 ml. Laat het theemengsel afkoelen tot kamertemperatuur, 20 - 25 °C. OPMERKING: Op dit punt kan het mengsel 's nachts worden laten afkoelen of tot het is voorbereid op de volgende stap.</li>
	<li>Zodra de vloeistoftemperatuur op kamertemperatuur is (20 - 25 °C), voegt u 20 ml microbiële startkweekvloeistof toe aan de verbijsterde kolf. Deze vloeistof kan worden verkregen bij een SCOBY hotel. Bedek de kolf met parafilm.</li>
	<li>Plaats de verbijsterde kolf op een orbitale schudtafel en stel de snelheid in op 125 omwentelingen per minuut (tpm). Laat het mengsel 3 dagen schudden in een kamer of incubator met een temperatuur van 20 - 25 °C om BC-bollen te produceren. OPMERKING: Als zich onregelmatige vormen vormen in de inhoud van de kolf of als celluloseklonters aan de wanden van de kolf blijven plakken, moeten deze worden verwijderd om verdere onregelmatige BC-massa's te voorkomen. Gebruik een pincet om ongewenste BC-massa's te verwijderen, waaronder dunne snaren, ringen, buisvormige vormen en andere duidelijk niet-bolvormige vormen.</li>
	<li>Zodra de bollen zich hebben gevormd, giet u ze voorzichtig uit de kolf en analyseert, verwijdert of gebruikt u ze op een manier die niet in dit papier is beschreven.</li>
</ol>3. Bacteriële cellulosebollen gebruiken om deeltjes of verontreinigingen in te kapselen
<ol><li>Volg de stappen 2.1-2.5 hierboven.</li>
	<li>Voeg na 3 dagen schudden ongeveer 0,01 g fijngemalen deeltjes toe aan de verbijsterde kolf. Geschikte vaste stoffen zijn biochar (260 ± 140 μm), mijnafval (350 ± 140 μm) en polystyreen microbeads (3 μm). De gegevens voor deze materialen worden beschreven in de sectie Representatieve resultaten. Zie de bijgevoegde tabel met materialen voor verdere beschrijvingen van biochar, mijnafval en microbeads.</li>
	<li>Bedek de kolf opnieuw met de parafilm en plaats deze nog 3 dagen terug op een orbitale shaker met dezelfde snelheid en omgevingstemperatuur (20 - 25 °C). Verwijder de BC ingekapselde deeltjes voor analyse, verwijdering of ander gebruik.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62286/62286fig01.jpg"> Figuur 1. Bacteriële cellulose bol fabricage en inkapseling van vaste deeltjes. Stap 1 omvat het combineren van bacteriële stamcultuur met zwarte thee, suiker en azijnmedia in een verbijsterde kolf. De schijven in de stamcultuur vertegenwoordigen BC matten. Vervolgens wordt de verbijsterde kolf gedurende 3 dagen op een orbitale schudtafel geplaatst. De middelste trede toont vaste stoffen die aan de kolf worden toegevoegd zodra BC-bollen zijn gevormd. De kolf wordt nog 3 dagen geschud. In de laatste stap zijn BC-bollen steeds groter worden en de vaste deeltjes ingekapseld. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62286/62286fig01large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.</a>

<ol><li>Mohainin Mohammad, S., Abd Rahman, N., Sahaid Khalil, M., Rozaimah Sheikh Abdullah, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Overview+of+Biocellulose+Production+Using+Acetobacter+xylinum+Culture%5BTitle%5D)+AND+%22Advances+in+Biological+Research%22%5BJournal%5D)">An Overview of Biocellulose Production Using Acetobacter xylinum Culture.</a> Advances in Biological Research. 8 (6), 307-313 (2014).</li>
<li>Dufresne, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+cellulose%5BTitle%5D)+AND+%22Nanocellulose%22%5BJournal%5D)">Bacterial cellulose.</a> Nanocellulose. , 125-146 (2017).</li>
<li>Czaja, W., Romanovicz, D., Brown, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+investigations+of+microbial+cellulose+produced+in+stationary+and+agitated+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">Structural investigations of microbial cellulose produced in stationary and agitated culture.</a> Cellulose. 11 (3-4), 403-411 (2004).</li>
<li>Hu, Y., Catchmark, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+and+characterization+of+spherelike+bacterial+cellulose+particles+produced+by+acetobacter+xylinum+JCM+9730+strain%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Formation and characterization of spherelike bacterial cellulose particles produced by acetobacter xylinum JCM 9730 strain.</a> Biomacromolecules. 11 (7), 1727-1734 (2010).</li>
<li>Goh, W. N., Rosma, A., Kaur, B., Fazilah, A., Karim, A. A., Bhat, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microstructure+and+physical+properties+of+microbial+cellulose+produced+during+fermentation+of+black+tea+broth+%28kombucha%29%5BTitle%5D)+AND+%22International+Food+Research+Journal%22%5BJournal%5D)">Microstructure and physical properties of microbial cellulose produced during fermentation of black tea broth (kombucha).</a> International Food Research Journal. 19 (1), 153-158 (2012).</li>
<li>Toyosaki, H., Naritomi, T., Seto, A., Matsuoka, M., Tsuchida, T., Yoshinaga, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Screening+of+Bacterial+Cellulose-producing+Acetobacter+Strains+Suitable+for+Agitated+Culture%5BTitle%5D)+AND+%22Bioscience%2C+Biotechnology%2C+and+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Screening of Bacterial Cellulose-producing Acetobacter Strains Suitable for Agitated Culture.</a> Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 59 (8), 1498-1502 (1995).</li>
<li>Shi, Z., Zhang, Y., Phillips, G. O., Yang, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Utilization+of+bacterial+cellulose+in+food%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Hydrocolloids%22%5BJournal%5D)">Utilization of bacterial cellulose in food.</a> Food Hydrocolloids. 35, 539-545 (2014).</li>
<li>Holland, M. C., Eggensperger, C. G., Giagnorio, M., Schiffman, J. D., Tiraferri, A., Zodrow, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+Postprocessing+Alters+the+Permeability+and+Selectivity+of+Microbial+Cellulose+Ultrafiltration+Membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Facile Postprocessing Alters the Permeability and Selectivity of Microbial Cellulose Ultrafiltration Membranes.</a> Environmental Science and Technology. 54 (20), 13249-13256 (2020).</li>
<li>Le Hoang, S., Vu, C. M., Pham, L. T., Choi, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+physical+characteristics+of+epoxy+resin%2F+bacterial+cellulose+biocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Preparation and physical characteristics of epoxy resin/ bacterial cellulose biocomposites.</a> Polymer Bulletin. 75 (6), 2607-2625 (2018).</li>
<li>Vu, C. M., Nguyen, D. D., Sinh, L. H., Pham, T. D., Pham, L. T., Choi, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Environmentally+benign+green+composites+based+on+epoxy+resin%2Fbacterial+cellulose+reinforced+glass+fiber%3A+Fabrication+and+mechanical+characteristics%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Testing%22%5BJournal%5D)">Environmentally benign green composites based on epoxy resin/bacterial cellulose reinforced glass fiber: Fabrication and mechanical characteristics.</a> Polymer Testing. 61, 150-161 (2017).</li>
<li>Pavaloiu, R. D., Stoica, A., Stroescu, M., Dobre, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+release+of+amoxicillin+from+bacterial+cellulose+membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Central+European+Journal+of+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Controlled release of amoxicillin from bacterial cellulose membranes.</a> Central European Journal of Chemistry. 12 (9), 962-967 (2014).</li>
<li>Trovatti, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biocellulose+membranes+as+supports+for+dermal+release+of+lidocaine%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Biocellulose membranes as supports for dermal release of lidocaine.</a> Biomacromolecules. 12 (11), 4162-4168 (2011).</li>
<li>Trovatti, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+cellulose+membranes+applied+in+topical+and+transdermal+delivery+of+lidocaine+hydrochloride+and+ibuprofen%3A+In+vitro+diffusion+studies%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Bacterial cellulose membranes applied in topical and transdermal delivery of lidocaine hydrochloride and ibuprofen: In vitro diffusion studies.</a> International Journal of Pharmaceutics. 435 (1), 83-87 (2012).</li>
<li>Shaviv, A., Mikkelsen, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled-release+fertilizers+to+increase+efficiency+of+nutrient+use+and+minimize+environmental+degradation+-+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Fertilizer+Research%22%5BJournal%5D)">Controlled-release fertilizers to increase efficiency of nutrient use and minimize environmental degradation - A review.</a> Fertilizer Research. 35 (1-2), 1-12 (1993).</li>
<li>Eggensperger, C. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sustainable+living+filtration+membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology+Letters%22%5BJournal%5D)">Sustainable living filtration membranes.</a> Environmental Science and Technology Letters. 7 (3), 213-218 (2020).</li>
<li>Schröpfer, S. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodegradation+evaluation+of+bacterial+cellulose%2C+vegetable+cellulose+and+poly+%283-hydroxybutyrate%29+in+soil%5BTitle%5D)+AND+%22Polimeros%22%5BJournal%5D)">Biodegradation evaluation of bacterial cellulose, vegetable cellulose and poly (3-hydroxybutyrate) in soil.</a> Polimeros. 25 (2), 154-160 (2015).</li>
<li>Orts, W. J., Glenn, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reducing+soil+erosion+losses+with+small+applications+of+biopolymers%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Symposium+Series%22%5BJournal%5D)">Reducing soil erosion losses with small applications of biopolymers.</a> ACS Symposium Series. 723, 235-247 (1999).</li>
<li>Mohite, B. V., Patil, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+biomaterial%3A+Bacterial+cellulose+and+its+new+era+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Applied+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">A novel biomaterial: Bacterial cellulose and its new era applications.</a> Biotechnology and Applied Biochemistry. 61 (2), 101-110 (2014).</li>
<li>Mikkelsen, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+hydrophilic+polymers+to+control+nutrient+release%5BTitle%5D)+AND+%22Fertilizer+Research%22%5BJournal%5D)">Using hydrophilic polymers to control nutrient release.</a> Fertilizer Research. 38 (1), 53-59 (1994).</li>
<li>Du, C. W., Zhou, J. M., Shaviv, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Release+characteristics+of+nutrients+from+polymer-coated+compound+controlled+release+fertilizers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Polymers+and+the+Environment%22%5BJournal%5D)">Release characteristics of nutrients from polymer-coated compound controlled release fertilizers.</a> Journal of Polymers and the Environment. 14 (3), 223-230 (2006).</li>
<li>Serafica, G., Mormino, R., Bungay, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inclusion+of+solid+particles+in+bacterial+cellulose%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Microbiology+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Inclusion of solid particles in bacterial cellulose.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 58 (6), 756-760 (2002).</li>
<li>Tomaszewska, M., Jarosiewicz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+polysulfone+in+controlled-release+NPK+fertilizer+formulations%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Agricultural+and+Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Use of polysulfone in controlled-release NPK fertilizer formulations.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 50 (16), 4634-4639 (2002).</li>
<li>González, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+biodegradable+polymers+as+encapsulating+agents+for+the+development+of+a+urea+controlled-release+fertilizer+using+biochar+as+support+material%5BTitle%5D)+AND+%22Science+of+the+Total+Environment%22%5BJournal%5D)">Evaluation of biodegradable polymers as encapsulating agents for the development of a urea controlled-release fertilizer using biochar as support material.</a> Science of the Total Environment. 505, 446-453 (2015).</li>
<li>Shavit, U., Shaviv, A., Shalit, G., Zaslavsky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Release+characteristics+of+a+new+controlled+release+fertilizer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Controlled+Release%22%5BJournal%5D)">Release characteristics of a new controlled release fertilizer.</a> Journal of Controlled Release. 43 (2-3), 131-138 (1997).</li>
<li>Kolakovic, R., Laaksonen, T., Peltonen, L., Laukkanen, A., Hirvonen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spray-dried+nanofibrillar+cellulose+microparticles+for+sustained+drug+release%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Spray-dried nanofibrillar cellulose microparticles for sustained drug release.</a> International Journal of Pharmaceutics. 430 (1-2), 47-55 (2012).</li>
<li>Zaharia, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+cellulose-poly%28acrylic+acid-%3A+Co-N%2C+N+%E2%80%B2-methylene-bis-acrylamide%29+interpenetrated+networks+for+the+controlled+release+of+fertilizers%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Bacterial cellulose-poly(acrylic acid-: Co-N, N ′-methylene-bis-acrylamide) interpenetrated networks for the controlled release of fertilizers.</a> RSC Advances. 8 (32), 17635-17644 (2018).</li>
<li>Peterson, J. D., Vyazovkin, S., Wight, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetics+of+the+thermal+and+thermo-oxidative+degradation+of+polystyrene%2C+polyethylene+and+poly%28propylene%29%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">Kinetics of the thermal and thermo-oxidative degradation of polystyrene, polyethylene and poly(propylene).</a> Macromolecular Chemistry and Physics. 202 (6), 775-784 (2001).</li>
<li>Goh, W. N., Rosma, A., Kaur, B., Fazilah, A., Karim, A. A., Bhat, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fermentation+of+black+tea+broth+%28kombucha%29%3A+I.+effects+of+sucrose+concentration+and+fermentation+time+on+the+yield+of+microbial+cellulose%5BTitle%5D)+AND+%22International+Food+Research+Journal%22%5BJournal%5D)">Fermentation of black tea broth (kombucha): I. effects of sucrose concentration and fermentation time on the yield of microbial cellulose.</a> International Food Research Journal. 19 (1), 109-117 (2012).</li>
<li>Zhu, H., Jia, S., Yang, H., Jia, Y., Yan, L., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+application+of+bacterial+cellulose+sphere%3A+A+novel+biomaterial%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Biotechnological+Equipment%22%5BJournal%5D)">Preparation and application of bacterial cellulose sphere: A novel biomaterial.</a> Biotechnology and Biotechnological Equipment. 25 (1), 2233-2236 (2011).</li>
<li>Nguyen, V. T., Flanagan, B., Gidley, M. J., Dykes, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+cellulose+production+by+a+Gluconacetobacter+xylinus+strain+from+Kombucha%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Characterization of cellulose production by a Gluconacetobacter xylinus strain from Kombucha.</a> Current Microbiology. 57 (5), 449-453 (2008).</li>
<li>Costa, A. F. S., Almeida, F. C. G., Vinhas, G. M., Sarubbo, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+bacterial+cellulose+by+Gluconacetobacter+hansenii+using+corn+steep+liquor+as+nutrient+sources%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Production of bacterial cellulose by Gluconacetobacter hansenii using corn steep liquor as nutrient sources.</a> Frontiers in Microbiology. 8, 1-12 (2017).</li>
<li>Watanabe, K., Tabuchi, M., Morinaga, Y., Yoshinaga, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+features+and+properties+of+bacterial+cellulose+produced+in+agitated+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">Structural features and properties of bacterial cellulose produced in agitated culture.</a> Cellulose. 5 (3), 187-200 (1998).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets bekend te maken.

Dit protocol schetst BC sphere productie- en inkapselingsmethoden die eenvoudig uit te voeren en kosteneffectief zijn. Door verschillende aanpassingen aan het oorspronkelijke protocol is een adequaat proces geïdentificeerd. Er moeten kritische stappen worden genomen om levensvatbare gebieden te waarborgen. Alle ingrediënten die betrokken zijn bij BC-vorming spelen een sleutelrol in de gezondheid en duurzaamheid van de bollen. De sacharose voedt organismen, de thee levert stikstof en de azijn verlaagt de pH tot optimale o...

Bacteriële cellulose (BC) is genoteerd voor zijn potentiële industriegebruik toe te schrijven aan zijn mechanische sterkte, hoge zuiverheid en kristallinity, waterretentiecapaciteiten, en ingewikkelde vezelstructuur1,2,3,4. Deze kenmerken maken BC een gunstig biomateriaal voor een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder biomedische, voedselverwerking en milieusaneringstoepassingen1. De vorming van een BC-film kan worden gedaan met culturen van één organisme of gemengde culturen zoals die worden gebruikt voor kombucha5,een gefermenteerde theedrank. Het brouwen van kombucha is gebaseerd op een "Symbiotische cultuur van bacteriën en gist", algemeen bekend als een SCOBY. Met behulp van deze symbiotische cultuur van organismen wordt een vergelijkbare techniek gebruikt om BC-sferen te creëren. Dit biomateriaal kan worden gebruikt om milieuverontreinigingen te helpen isoleren en landbouwamendementen zoals biochar te verankeren om een efficiëntere gewasproductie te bereiken.
Eerdere literatuur heeft besproken hoe de kenmerken van BC geproduceerd in geagiteerd omstandigheden zich verhouden tot BC geproduceerd in een stationaire cultuur. Een stationaire cultuur resulteert in een film die zich vormt op de vloeistof-lucht interface, terwijl een geschud cultuur resulteert in verschillende BC deeltjes, strengen en bollen opgehangen in de vloeistof6. Veel studies hebben verwezen naar de bewering dat commerciële productie van BC haalbaarder is in de dynamische omstandigheden6,7, wat een reden is voor de toepassing van de methode van dit document. Daarnaast zijn er diverse onderzoeken gedaan naar de structuur en eigenschappen van BC bollen. Toyosaki et al.6 vergeleken verbijsterde en gladwandige Erlenmeyer kolven in hun roerige BC-productie. Een studie van Hu en Catchmark4 bepaalde de omstandigheden voor BC-bollen die werden gebruikt als richtlijnen voor het huidige BC-bolproductieproces, en hun resultaten geven aan dat de bolgrootte na 60 uur niet blijft toenemen. Een overzicht van bc productie door Mohammad et al.1 geeft aan dat het schudden van de BC cultuur zorgt voor een gelijkmatige zuurstoftoevoer en -distributie, wat nodig is voor een succesvolle BC-groei. Holland et al.8 hebben de kristalliniteit en chemische structuur van BC bestudeerd met behulp van röntgendiffractie en Fourier transformeren infraroodspectroscopie. Er wordt aangenomen dat BC-capsules vergelijkbare kenmerken zullen vertonen en toekomstig onderzoek zal structurele eigenschappen onderzoeken. Studies hebben ook de gunstige effecten onderzocht van het gebruik van BC om verbeterde biocomposieten te produceren. Met epoxyhars als basis hebben onderzoekers laten zien dat de toevoeging van BC de materiaaleigenschappen verbetert, zoals vermoeidheid, taaiheid van breuken en trek- en buigsterkte9,10. Zoals blijkt uit eerder en huidig onderzoek, zijn velen geïnteresseerd in het commercialiseren van BC-gebruik.
Veel onderzoekers hebben bacteriële cellulose onderzocht in systemen met gereguleerde afgifte, en de hier beschreven methode genereert capsules die kunnen worden gebruikt als systemen voor gecontroleerde afgifte. Veel van dit onderzoek richt zich op gecontroleerde afgifte op biomedisch gebied, evenals enige exploratie in controlled release fertilizer (CRF) toediening. Op basis van het succes van bc's gecontroleerde afgifte van amoxicilline11, lidocaïne12, en ibuprofen13, BC kan soortgelijke leveringskenmerken vertonen met andere stoffen, zoals een pelletmeststof. Een overzicht van CRF's van Shaviv en Mikkelsen14 erkent dat CRF's efficiënter zijn, arbeid besparen en over het algemeen minder aantasting van het milieu veroorzaken dan conventionele kunstmesttoepassingen. Bacteriële cellulose kan werken als een gunstig inkapselingsmateriaal voor CRF's. Meststoffen kunnen uit de BC-membranen uitlogen of ontladen als BC-biodegraden15,16. Bc's hoge water zwelling capaciteit kan ook fungeren als een gunstige bodem amendement17,18,19 omdat zowel meststof voedingsstoffen en vocht kan vrijgeven in de grond door toepassing van BC sferen. Met deze eigenschappen kan een CRF gevormd door BC-bolinkapseling een voordeel hebben ten opzichte van andere materialen voor het coaten van meststoffen die negatieve effecten kunnen hebben tijdens hun productie- en verwijderingsfasen. Het aanpassen van BC in een kunstmestcoating kan crf-technologieën verder verbeteren. Door de afgiftesnelheid van meststoffen te verlagen, hebben gewassen voldoende tijd om de meststof op te nemen en overtollige afvloeiing in waterlichamen te voorkomen, waardoor eutrofiëring en niet-oxygeneerde zones worden verminderd. Soortgelijke slow-release meststoffen zijn bereid en gepiloteerd met polymeercoatings20.
In tegenstelling tot protocollen die in eerder onderzoek werden beschreven, richt deze zich op uniforme, samenhangende bolproductie in plaats van een hoge celluloseopbrengst. Bovendien is bc-inkapseling van andere vaste stoffen bestudeerd met cellulosefilms, maar niet met bollen21. Door het onderzoek naar bacteriële cellulosebollen uit te breiden, kunnen verdere stappen worden gezet om BC commercieel te produceren, wat gunstig is vanwege de milieuvriendelijke eigenschappen van BC. Deze methode van BC sphere fabricatie maakt gebruik van goedkope, direct beschikbare culinaire ingrediënten. Na de eerste montage beginnen BC-bollen zich binnen 2 dagen zonder interferentie te vormen. Het produceren van BC-bollen via deze strategie vereist weinig ruimte en heeft een eetbaar bijproduct, de gefermenteerde thee 'kombucha'. Inkapselingstechnieken die in andere studies worden genoemd , omvatten coatings die zijn gevormd door de fase-inversietechniek22,23, matrixvorming24, sproeidrogen25, en directe inkapseling tijdenssynthese 26. De directe inkapselingsmethode die in dit manuscript wordt beschreven, is nuttig voor diegenen die een eenvoudig, goedkoop proces wensen dat gebruik maakt van direct beschikbare materialen.
Door dit onderzoek is een succesvol protocol voor BC sphere productie en inkapseling tot stand gekomen. BC-bollen kunnen vaste deeltjes biochar, mijnstaarten en polystyreenmicroben in hun individuele structuren inkapselen. Hoewel bc nog niet veel wordt gebruikt in de industrie, is het een praktisch, duurzaam gemaakt en natuurlijk materiaal dat kan worden gebruikt voor toekomstige toepassingen.

<table><tbody><tr><td>100 mL graduaalcilinder</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1000 mL beker</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>25 mL graduaalcilinder</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>250 mL Erlenmeyer verblinde kolf</td><td>Chemglass</td><td>CLS-2040-02</td><td></td></tr><tr><td>500 mL beker</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Balans</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Biochar</td><td></td><td></td><td>Ponderosa dennenhout verhit onder argongas, verhit met 15 &deg;C per minuut tot 800 &deg;C</td></tr><tr><td>Zwarte thee</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>De-ioniseren water</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gedestilleerde witte azijn</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elastieke band</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microbiële startercultuur</td><td>Cultures for Health</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mijnafval</td><td></td><td></td><td>Verzameld vanuit Butte, MT: 46.001978,-112.582465. Mijnafval bevat grond en metalen afkomstig van vroegere kopermijnen. Mn, Si, Ca, Al en Fe waren de vijf meest voorkomende elementen die gemeten zijn in het mijnafval door middel van röntgendiffractie.</td></tr><tr><td>Mortel en stamper</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Orbitale shaker</td><td></td><td></td><td>Gebruikt verschillende merken</td></tr><tr><td>Papierdoek</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polystyreen microbeads</td><td>Polybead</td><td>17138</td><td>3 micron diameter</td></tr><tr><td>Roerstaaf</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sucrose</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Theeketel</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>TGA</td><td>TA Instruments</td><td>TA Q500</td><td>400 &deg;C/min tot 800 &deg;C, 100 mL/min N2</td></tr><tr><td>Thermometer</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>XRF-analyser</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>10131166</td><td></td></tr></tbody></table>

bacteriële cellulosebollen die vaste materialen inkapselen

Bacterial Cellulose Spheres that Encapsulate Solid Materials

Bacteriële cellulose (BC) bollen worden steeds meer onderzocht sinds de popularisering van BC als nieuw materiaal. Dit protocol presenteert een betaalbare en eenvoudige methode voor bc sphere productie. Naast het produceren van deze bollen is ook een inkapselingsmethode voor vaste deeltjes geïdentificeerd. Om BC-bollen te produceren, worden water, zwarte thee, suiker, azijn en bacteriecultuur gecombineerd in een verbijsterde kolf en wordt de inhoud geagiteerd. Na het bepalen van de juiste kweekomstandigheden voor BC-bolvorming, werd hun vermogen om vaste deeltjes in te kapselen getest met behulp van biochar, polymeerparels en mijnafval. Bollen werden gekenmerkt met behulp van ImageJ-software en thermische gravimetrische analyse (TGA). De resultaten geven aan dat bollen met een diameter van 7,5 mm in 7 dagen kunnen worden gemaakt. Het toevoegen van verschillende deeltjes verhoogt het gemiddelde groottebereik van de BC-capsules. De bollen inkapselde 10 - 20% van hun droge massa. Deze methode toont goedkope sfeerproductie en inkapseling die mogelijk is met gemakkelijk verkrijgbare materialen. BC-bollen kunnen in de toekomst worden gebruikt als hulpmiddel voor het verwijderen van verontreinigingen, het aanbrengen van kunstmest met gereguleerde afgifte of het wijzigen van de bodem.

BC-bollen hebben de snelste groeisnelheid tijdens de eerste 48 uur van de cultuur (figuur 2). Figuur 2 laat ook zien hoe de bollen de neiging hebben om een maximale gemiddelde grootte te bereiken en vervolgens constant te blijven. In dit experiment bereikten de bollen een gemiddelde diameter van 7,5 ± 0,2 mm. Hoewel de BC-sferen nooit volledig verslechteren binnen de groeiperiode van 10 dagen, begonnen ze wel ranken te vormen die zich rond de achtste dag uitstre...

Dit protocol presenteert een eenvoudige, goedkope methode om bacteriële cellulose (BC) bollen te vormen. Dit biomateriaal kan functioneren als een inkapselingsmedium voor vaste materialen, waaronder biochar, polymeerbollen en mijnafval.

Bacteriële cellulosebollen die vaste materialen inkapselen

Bacterial cellulose (BC) spheres have been increasingly researched since the popularization of BC as a novel material. This protocol presents an ...

Ons protocol is belangrijk, omdat het zich uitbreidt op de huidige methoden voor het produceren van een biologisch afbreekbaar, natuurlijk voorkomend biomateriaal. Onze methode legt de nadruk op de productie van reproduceerbare bacteriële cellulosebollen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is het gemak van toegang tot de benodigde materialen: suiker, water, thee, azijn, bacterieel kweekstarter, een bafflekolf en een orbitale shaker.Iemand die deze techniek voor het eerst uitvoert, kan de bollen mogelijk niet correct identificeren en onregelmatige bacteriële cellulosemassa's verwijderen. We hebben deze stappen in de video gedemonstreerd, maar laten ons niet ontmoedigen als het de eerste keer niet werkt. Visuele demonstratie van deze methode is meestal nuttig voor onderzoekers om te visualiseren wat de grootte, hoeveelheden en vormen van bacteriële cellulosemassa's de voorkeur hebben en niet de voorkeur hebben.Begin met het koken van 350 milliliter gedeioneerd water met behulp van een theeketel. Breng vervolgens het hete water over op een bekerglas van 500 milliliter. Gebruik hittebeschermingshandschoenen en zorg ervoor dat de glazen staaf bestand is tegen de kokende watertemperaturen.Los 42,5 gram gegranuleerde sacharose volledig op in het hete water met behulp van een roerstaafje. Laat een zak met 2,54 gram zwarte thee een uur trekken in de kolf met sacharoseoplossing. Verwijder het theezakje met de roerstaaf zonder het open te breken en gooi het in de prullenbak.Voeg 100 milliliter gedestilleerde witte azijn toe aan het bekerglas en roer het mengsel grondig. Breng 80 milliliter van het bereide zure theemengsel over in een verbijsterde kolf van 250 milliliter en laat het mengsel afkoelen tot 20 tot 25 graden Celsius. Voeg 20 milliliter microbiële startkweekvloeistof toe aan de verbijsterde kolf wanneer de vloeistof op kamertemperatuur is en bedek de kolf met Parafilm.Leg de verbijsterde kolf op een orbitale schudtafel en laat hem drie dagen lang bij 20 tot 25 graden Celsius schudden bij 125 omwentelingen per minuut om BC-bollen te produceren. Verwijder ongewenste BC-massa's van niet-bolvormige vormen met een pincet om verdere onregelmatige BC-massa's te voorkomen. Zodra de BC-bollen zich hebben gevormd, giet u ze voorzichtig uit de kolf voor verder gebruik.In dit protocol vertoonden de BC-sferen een hoge groeisnelheid gedurende de eerste 48 uur van de cultuur, en de grootte bleef constant na het bereiken van een maximum. De BC-sferen begonnen ranken te vormen rond de achtste dag van de cultuur. De grootteverdeling van bollen na inkapseling van vaste verontreinigingen zoals biochar, polymeerparels en mijnafval werd getest.Er werd opgemerkt dat de toevoeging van vaste stoffen aan de BC-bollen een consistent effect heeft op de bolgrootte of -frequentie. De baanschuddsnelheid, omgevingstemperatuur en vorming van onregelmatige deeltjes lijken de belangrijkste factoren te zijn die van invloed zijn op vorm, grootte en frequentie van bolvormige deeltjes. Het viel op dat een te hoge kamertemperatuur of onjuiste verwijdering van onregelmatige massa's de vorm van een intacte BC-bol veranderde in stellate deeltjes of slierten klonten.Om de fractie van ingekapselde vaste stoffen in de BC-bollen te bepalen, werd een thermische gravimetrische analyse uitgevoerd. Thermische en microscopische evaluatie bevestigden samen de effectieve inkapseling van vaste deeltjes in BC-bollen. Het differentiële TGA-profiel van vlak BC verscheen in bijna identieke groottes met de BC met polystyreenparels.Er werd echter een extra piek waargenomen die overeenkomt met thermische afbraak van polystyreenparels. Het is het belangrijkst om de microbiële startcultuur toe te voegen wanneer de thee is afgekoeld tot kamertemperatuur. Bovendien moeten we ervoor zorgen dat de cultuur actieve en gezonde organismen heeft.Deze methode kan worden gebruikt voor het verwijderen van verontreinigingen bij milieusanering. De bollen kunnen ook worden gebruikt voor het gecontroleerd vrijkomen van een stof van belang. Deze techniek stelt ons in staat om milieumaterialen in te kapselen in bacteriële cellulosebollen.Dit kan nuttig zijn voor een biologisch afbreekbare gecontroleerde afgifte- of saneringsplatforms.

bacterial-cellulose-spheres-that-encapsulate-solid-materials

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Een belangrijke hindernis in de huidige stamceltherapie is het bepalen van de meest effectieve methode om deze cellen te leveren aan gastheer weefsels. Hier beschrijven we een chitosan-gebaseerde levering methode die is efficiënt en eenvoudig in aanpak, terwijl vet-afgeleide stamcellen om hun multipotent te behouden.

De bouw van een Collageen Hydrogel voor de levering van Stem Cell-loaded Chitosan Microspheres

De combinatie van monodisperse druppel generatie met traagheid ordening van cellen en deeltjes, beschrijven we een methode om een ​​gewenst aantal cellen of deeltjes in te kapselen in een enkele druppel op kHz tarieven. We laten zien efficiëntie twee maal groter dan die van niet-geordende inkapseling voor enkel-en dubbel-deeltje druppels.

High Throughput Single-cel en Multiple-cel Micro-encapsulatie

Source: Arias, S. L., et al. Fabrication of a Functionalized Magnetic Bacterial Nanocellulose with Iron Oxide Nanoparticles. J. Vis. Exp. (2016).This video demonstrates the production of nanocellulose by culturing cellulose-producing bacteria in a nutrient medium containing mannitol. The bacteria metabolize mannitol into glucose, which is then polymerized and extruded as glucan chains that crystallize into cellulose sheets, forming a three-dimensional matrix at the air–liquid interface. The...

Preparation of Bacterial Nanocellulose Pellicles from Cellulose-Producing Bacteria

We presenteren een nieuwe werkwijze voor het vervaardigen stijve en robuuste korte natuurlijke vezel preforms met behulp van een papierfabricage proces. Bacteriële cellulose fungeert tegelijkertijd als bindmiddel voor de losse vezels en geeft stijfheid aan de vezel preforms. Deze preforms kunnen worden toegediend met een hars om echt groen hiërarchische composieten te produceren.

Productie Van Robuuste Natural Fiber Preformen Gebruik makend Bacteriële Cellulose als Binder

We hebben een methode ontwikkeld om pluripotente stamcellen (PS-cellen) in alginaathydrogeelkapsels te inkapselen met behulp van een coaxiale mondstuk. Dit voorkomt dat cellen zich overmatig bundelen en beperkt de schuifspanning die cellen in suspensiecultuur ervaren. De techniek is toepasbaar op de massaproductie van PS-cellen evenals op onderzoek naar stamcelniches.

Alginaat inkapseling van pluripotente stamcellen Met behulp van een co-axiale Nozzle

Deze video en manuscript beschrijven een emulsie gebaseerde methode om zoogdiercellen in 0,5% tot 10% alginaatkralen te inkapselen die in grote batches kunnen worden geproduceerd onder gebruikmaking van een eenvoudig geroerd vat. De ingekapselde cellen kunnen in vitro worden gekweekt of getransplanteerd voor toepassingen op het gebied van cellotherapie.

Zoogdiercelcapsulatie in Alginaatkralen Met Een Eenvoudig Verrijkt Vaartuig

Reusachtige blaasjes die micrometergrote componenten bevatten, zijn nuttige celmodellen. De centrifugatiemethode voor water-in-olie-emulsie is een eenvoudige, krachtige tool voor de bereiding van reusachtige blaasjes met ingekapselde materialen.

Bereiding van Giant blaasjes inkapselen Microbolletjes door centrifugeren van een water-in-olie emulsie

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

Het doel van deze methodologie is om kankercellen (CSC) te identificeren in kankercellijnen en primaire menselijke tumormonsters met het bolvormende protocol, op een robuuste manier, met behulp van functionele testen en fenotypische karakterisering met stroomcytometrie en westerse Vlek.

Het verkrijgen van kanker stamcelbollen van gynaecologische en borstkankertumoren

Dit artikel beschrijft de inkapseling van menselijke pluripotente stamcellen (hPSC's) met behulp van een co-axiale stroomfocusapparaat. We tonen aan dat deze microfluïdische inkapselingstechnologie een efficiënte vorming van hPSC-sferoïden mogelijk maakt.

Microfluïdische fabricage van core-shell microcapsules met menselijke pluripotente stamcelsferoïden

Hier presenteren we een protocol dat snelle, robuuste en goedkope fabricage van tumorsferoïden mogelijk maakt, gevolgd door hydrogel-inkapseling. Het is breed toepasbaar omdat er geen gespecialiseerde apparatuur voor nodig is. Het zou met name nuttig zijn voor het onderzoeken van sferoïde-matrixinteracties en het bouwen van in vitro weefselfysiologische of pathologiemodellen.

Fabricage en inkapseling van tumorsferoïden in polyethyleenglycolhydrogels voor het bestuderen van sferoïde-matrixinteracties

Leer een eenvoudige methode voor het produceren van bacteriële cellulosebollen met inkapseling van vaste deeltjes voor biologische afbreekbare toepassingen in milieuremediatie en gecontroleerde afgifte.

Bacteriële cellulosebollen die vaste materialen inkapselen

Meer video's verkennen