Name: Esferas de celulose bacteriana que encapsulam materiais sólidos (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-02-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 4 min 42 s
Description: Aprenda a produzir esferas de celulose bacteriana com encapsulação de partículas sólidas usando materiais acessíveis. Este método reprodutível é útil para remediação ambiental e sistemas de liberação controlada.

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

Este trabalho é uma continuação de um projeto do Programa de Mentoria Assistente de Pesquisa Tecnológica da Montana por Adolfo Martinez, Catherine Mulholland, Tyler Somerville e Laurel Bitterman. A pesquisa foi patrocinada pela Fundação Nacional de Ciência sob o Grant No. OIA-1757351 e o Laboratório de Pesquisa do Exército do Comando de Desenvolvimento de Capacidades de Combate (Número de Acordo Cooperativo W911NF-15-2-0020). Quaisquer opiniões, conclusões e conclusões ou recomendações expressas neste material são dos autores e não refletem necessariamente as opiniões da Fundação Nacional de Ciência ou do Laboratório de Pesquisa do Exército. Também gostaríamos de agradecer a Amy Kuenzi, Lee Richards, Katelyn Alley, Chris Gammons, Max Wohlgenant e Kris Bosch por suas contribuições.

1. Criação e manutenção da cultura de início de celulose bacteriana
<ol><li>Obtenha uma cultura inicial de celulose bacteriana, aproximadamente 50 g, na forma de um SCOBY. Pode ser adquirido comercialmente (por exemplo, de Culturas para a Saúde). Coloque o SCOBY em um béquer 1 L, coberto com uma toalha de papel.</li>
	<li>Ferva 700 mL de água deionizada, transfira-a para um vaso separado daquele que contém o SCOBY e adicione 85 g de sacarose.</li>
	<li>Uma vez que a sacarose tenha dissolvido, adicione 2 sacos de chá preto (4,87 g). Torço o chá por 1h, depois retire cuidadosamente os sacos de chá usando uma haste de mexida.</li>
	<li>Adicione 200 mL de vinagre branco destilado ao chá. Deixe a mistura esfriar a 25 °C. Uma vez resfriado, adicione 700 mL do chá de temperatura ambiente ao béquer contendo o SCOBY. ATENÇÃO: Adicionar o chá ácido enquanto estiver muito quente pode prejudicar os organismos do SCOBY.</li>
	<li>Cubra o béquer com uma toalha de papel e fixe-o com uma faixa elástica, e coloque o béquer em uma área de armazenamento que mantenha uma temperatura de 25 °C. Este navio é comumente referido como cultura de estoque ou um hotel.</li>
	<li>Para manter o SCOBY saudável, a manutenção é necessária cerca de 2 vezes por mês.<ol>
<li>Usando as mãos enluvadas para segurar os tapetes SCOBY, drene o líquido do hotel em um béquer separado. No recipiente com o líquido, adicione chá ácido suficiente para um total de 700 mL de solução.</li>
		<li>Dissolva 65 g de sacarose no recipiente com o chá ácido. Enquanto espera a sacarose se dissolver, enxágue cuidadosamente os tapetes SCOBY em água DI.</li>
		<li>Uma vez que a sacarose esteja totalmente dissolvida, o líquido pode ser adicionado ao béquer contendo os tapetes SCOBY enxaguados. Cubra o béquer e devolva-o para a área de incubação.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Produção de esferas de celulose bacteriana
NOTA: Tenha cuidado ao trabalhar com água fervente. Certifique-se de que os vidros podem suportar as temperaturas da água fervente, está livre de defeitos e é o tamanho apropriado. Um esquema descrevendo a produção de esferas bc é dado na Figura 1.
<ol><li>Ferva 350 mL de água deionizada usando uma chaleira de chá. Transfira a água quente para um béquer de 500 mL. Dissolva 42,5 g de sacarose granulada na água quente usando uma haste de mexida.</li>
	<li>Quando a sacarose estiver totalmente dissolvida, 1 saco íngreme de chá preto (2,54 g) no frasco contendo a sacarose e a água por 1h. Depois disso, retire o saco de chá com uma vara de mexida, tomando cuidado para evitar quebrar o saco de chá e, em seguida, descarte-o no lixo.</li>
	<li>Adicione 100 mL de vinagre branco destilado ao béquer e, em seguida, mexa completamente a mistura. Transfira 80 mL da mistura de chá ácido para um frasco de 250 mL perplexo. Deixe a mistura de chá esfriar até a temperatura ambiente, 20 - 25 °C. NOTA: Neste ponto, a mistura pode ser deixada para esfriar durante a noite ou até estar preparada para o próximo passo.</li>
	<li>Uma vez que a temperatura líquida esteja em temperatura ambiente (20 - 25 °C), adicione 20 mL de líquido de cultura de inicialização microbiana ao frasco perplexo. Este líquido pode ser obtido de um hotel SCOBY. Cubra o frasco com parafilm.</li>
	<li>Coloque o frasco perplexo em uma mesa de agitação orbital e coloque a velocidade em 125 rotações por minuto (rpm). Deixe a mistura tremer por 3 dias em uma sala ou incubadora com uma temperatura de 20 a 25 °C para produzir esferas BC. NOTA: Se formas irregulares se formarem no conteúdo do frasco ou se os aglomerados de celulose grudam nas paredes do frasco, devem ser removidos para evitar a formação de massas B mais irregulares. Use pinças para remover massas a.C.indesejadas, incluindo cordas finas, anéis, formas tubulares e outras formas claramente não esféricas.</li>
	<li>Uma vez que as esferas tenham se formado, despeje-as suavemente do frasco e analise, descarte ou use-as de uma maneira não descrita neste papel.</li>
</ol>3. Utilização de esferas de celulose bacteriana para encapsular partículas ou contaminantes
<ol><li>Siga os passos 2.1-2.5 acima.</li>
	<li>Depois de tremer por 3 dias, adicione cerca de 0,01 g de material particulado finamente moído ao frasco perplexo. Os sólidos apropriados incluem biochar (260 ± 140 μm), resíduos de minas (350 ± 140 μm) e microesferas de poliestireno (3 μm). Os dados desses materiais estão descritos na seção Resultados Representativos. Consulte a tabela anexada de materiais para obter mais descrições de biochar, resíduos de minas e microesferas.</li>
	<li>Cubra o frasco novamente com o parafilme e coloque-o de volta em um agitador orbital, usando a mesma velocidade e temperatura ambiente (20 - 25 °C) por mais 3 dias. Remova as partículas encapsuladas bc para análise, eliminação ou outros usos.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62286/62286fig01.jpg"> Figura 1. Fabricação da esfera de celulose bacteriana e encapsulamento de partículas sólidas. O passo 1 envolve a combinação da cultura do estoque bacteriano com a mídia de chá preto, açúcar e vinagre em um frasco perplexo. Os discos na cultura das ações representam tapetes BC. Em seguida, o frasco perplexo é colocado em uma mesa de agitação orbital por 3 dias. O passo do meio mostra sólidos sendo adicionados ao frasco uma vez que as esferas bc se formaram. O frasco está abalado por mais 3 dias. Na etapa final, as esferas bc continuaram aumentando de tamanho e encapsulando as partículas sólidas. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62286/62286fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</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>

Os autores não têm nada a revelar.

Este protocolo descreve métodos de produção e encapsulamento da esfera BC que são fáceis de conduzir e econômicos. Através de vários ajustes no protocolo original, foi identificado um processo adequado. Passos críticos devem ser seguidos para garantir esferas viáveis. Todos os ingredientes envolvidos na formação do BC desempenham um papel fundamental na saúde e durabilidade das esferas. A sacarose alimenta organismos, o chá fornece nitrogênio, e o vinagre reduz o pH para condições ideais para evitar contaminantes indesej...

A celulose bacteriana (BC) tem sido notada por seu potencial uso da indústria devido à sua força mecânica, alta pureza e cristalidade, habilidades de retenção de água e estrutura de fibras intrincada1,2,3,4. Essas características fazem do BC um biomamaterial favorável para uma variedade de aplicações, incluindo usos biomédicos, de processamento de alimentos e de remediação ambiental1. A formação de um filme bc pode ser feita com culturas de organismo único ou culturas mistas como as usadas para kombucha5, uma bebida de chá fermentada. A fabricação de kombucha conta com uma "Cultura Simbiótica de Bactérias e Leveduras", comumente conhecida como SCOBY. Usando essa cultura simbiótica de organismos, uma técnica semelhante é empregada para criar esferas bc. Este bioma material pode ser empregado para ajudar a isolar contaminantes ambientais e ancorar alterações agrícolas como o biochar para alcançar uma produção agrícola mais eficiente.
A literatura anterior tem discutido como as características do BC produzidas em condições agitadas se comparam ao BC produzido em uma cultura estacionária. Uma cultura estacionária resulta em um filme que se forma na interface líquido-ar, enquanto uma cultura abalada resulta em partículas, fios e esferas bc variadas suspensas dentro do líquido6. Muitos estudos têm referenciado a alegação de que a produção comercial do BC é mais viável nas condições dinâmicas6,7, fornecendo fundamentação para a aplicação do método deste artigo. Além disso, várias investigações sobre a estrutura e propriedades das esferas bc foram conduzidas. Toyosaki et al.6 compararam frascos de Erlenmeyer perplexos e de paredes lisas em sua agitada produção bc. Um estudo realizado por Hu e Catchmark4 determinou condições para esferas bc que foram utilizadas como diretrizes para o atual processo de produção da esfera bc, e seus resultados indicam que o tamanho da esfera não continua a aumentar após 60 horas. Uma revisão da produção bc por Mohammad et al.1 indica que sacudir a cultura bc garante até mesmo o fornecimento e distribuição de oxigênio, o que é necessário para o crescimento bem sucedido do BC. Holland et al.8 estudaram a cristalina e estrutura química de BC usando difração de raios-X e espectroscopia infravermelha de fourier. Presume-se que as cápsulas BC apresentarão características semelhantes e futuras pesquisas investigarão propriedades estruturais. Estudos também exploraram os efeitos benéficos do uso do BC para produzir biocompositos melhorados. Usando a epóxi-resina como base, pesquisadores mostraram que a adição de BC melhora características materiais como vida útil da fadiga, dureza da fratura e resistência àtraçãoe flexural 9,10. Como mostram pesquisas passadas e atuais, muitos estão interessados em comercializar o uso do BC.
Muitos pesquisadores têm investigado a celulose bacteriana em sistemas de liberação controlada, e o método descrito aqui gera cápsulas que poderiam ser utilizadas como sistemas de liberação controlada. Grande parte desta pesquisa se concentra na liberação controlada no campo biomédico, bem como em alguma exploração na administração de fertilizantes de liberação controlada (CRF). Com base no sucesso da liberação controlada do BC de amoxicilina11, lidocaína12e ibuprofeno13, BC pode apresentar características de entrega semelhantes com outras substâncias, como um fertilizante pelletizado. Uma visão geral dos CRF's de Shaviv e Mikkelsen14 reconhece que os CRF's são mais eficientes, economizam mão-de-obra e geralmente causam menos degradação ambiental do que a aplicação convencional de fertilizantes. A celulose bacteriana pode funcionar como um material de encapsulamento favorável para CRF's. Os fertilizantes podem lixiviar as membranas BC ou descarregar conforme a biodegradaçãoBC 15,16. A alta capacidade de inchaço da água do BC também pode atuar como uma alteração benéfica do solo17,18,19 porque tanto os nutrientes de fertilizante quanto a umidade podem ser liberados no solo através da aplicação de esferas bc. Com essas características, um CRF formado pelo encapsulamento da esfera bc pode ter uma vantagem sobre outros materiais de revestimento de fertilizantes que poderiam ter efeitos negativos durante suas etapas de produção e descarte. Adaptar o BC em um revestimento de fertilizantes pode melhorar ainda mais as tecnologias de CRF. Ao reduzir a taxa de liberação de fertilizantes, as culturas terão tempo suficiente para captar o fertilizante e evitar o excesso de escoamento em corpos d'água, reduzindo assim a eutrofização e zonas nãoxigenadas. Fertilizantes similares de liberação lenta foram preparados e pilotados usando revestimentos de polímeros20.
Ao contrário dos protocolos descritos em pesquisas anteriores, este se concentra na produção de esferas uniformes e coesas, em vez de alto rendimento de celulose. Além disso, o encapsulamento bc de outros sólidos tem sido estudado com filmes de celulose, mas não esferas21. Ao expandir a pesquisa sobre esferas de celulose bacteriana, podem ser tomadas novas etapas para produzir BC comercialmente, o que é benéfico devido às características ambientalmente seguras do BC. Este método de fabricação de esferas BC utiliza ingredientes culinários baratos e prontamente disponíveis. Após a montagem inicial, as esferas bc começam a se formar dentro de 2 dias sem interferência. Produzir esferas BC através dessa estratégia requer pouco espaço e tem um subproduto comestível, o chá fermentado 'kombucha'. As técnicas de encapsulamento mencionadas em outros estudos incluem revestimentos formados através da técnica de inversão de fase22,23,formação matricial24,secagem de pulverização25e encapsulamento direto durante asíntese 26. O método de encapsulamento direto descrito neste manuscrito é útil para aqueles que desejam um processo fácil e barato que utilize materiais prontamente disponíveis.
Através desta pesquisa, foi criado um protocolo bem sucedido para produção e encapsulamento da esfera bc. As esferas bc podem encapsular partículas sólidas de biochar, rejeitos de minas e microesferas de poliestireno dentro de suas estruturas individuais. Embora ainda não seja amplamente utilizado na indústria, o BC é um material prático, de forma sustentável e natural que poderia ser usado para aplicações futuras.

<table><tbody><tr>Cilindro <td></td><td></td><td></td><td>graduado de 100 mL</td></tr><tr><td>Copo de 1000 mL Cilindro</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>graduado de 25 mL</td></tr><tr><td>Frasco defletor Erlenmeyer de 250 mL</td><td>Chemglass</td><td>CLS-2040-02</td><td></td></tr><tr>Copo <td></td><td></td><td></td>de<td>500 mL</td></tr><tr><td>Balance</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Biochar</td><td></td><td></td><td>Pinheiro Ponderosa tratado termicamente sob gás argônio, aquecido a 15 & C por minuto a 800 &graus; C</td></tr><tr><td>Chá</td><td></td><td></td><td></td>preto</tr><tr><td>Água</td><td></td><td></td><td></td>deionizada</tr><tr><td>Vinagre</td><td></td><td></td><td></td>branco destilado</tr><tr><td>Banda</td><td></td><td></td><td></td>elástica</tr><tr><td>Cultura microbiana inicial</td><td>Culturas para a saúde</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Resíduos de</td><td></td><td></td> <td>minasColetado em Butte, MT: 46.001978,-112.582465. Os resíduos da mina contêm solo e metais originários da mineração de cobre anterior. Mn, Si, Ca, Al e Fe foram os cinco elementos mais prevalentes medidos nos resíduos da mina por difração de raios X.</td></tr><tr><td>Almofariz e pilão</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agitador</td><td></td><td></td> orbital <td>Usado várias marcas Toalha</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>de papel</td></tr><tr><td>Microesferas de poliestireno</td><td>Polibead</td><td>17138</td> Haste de agitação de <td>3 mícrons de diâmetro</td></tr><tr><td>Chaleira</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td> de chá de sacarose <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Instrumentos TGA</td><td>TA</td><td>Q500</td><td>400 &deg; C/min a 800 &graus; C, 100 mL/min N2</td></tr><tr><td>Termômetro</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>XRF Analisador</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>10131166</td><td></td></tr></tbody></table>

esferas de celulose bacteriana que encapsulam materiais sólidos

Bacterial Cellulose Spheres that Encapsulate Solid Materials

As esferas de celulose bacteriana (BC) têm sido cada vez mais pesquisadas desde a popularização do BC como um novo material. Este protocolo apresenta um método acessível e simples para a produção da esfera BC. Além de produzir essas esferas, também foi identificado um método de encapsulamento para partículas sólidas. Para produzir esferas BC, água, chá preto, açúcar, vinagre e cultura bacteriana são combinados em um frasco perplexo e os conteúdos são agitados. Depois de determinar as condições de cultura adequadas para a formação da esfera bc, sua capacidade de encapsular partículas sólidas foi testada usando biochar, contas de polímero e resíduos de minas. As esferas foram caracterizadas por meio do software ImageJ e da análise gravimétrica térmica (TGA). Os resultados indicam que esferas com diâmetros de 7,5 mm podem ser feitas em 7 dias. Adicionar várias partículas aumenta a faixa de tamanho médio das cápsulas BC. As esferas encapsularam 10 a 20% de sua massa seca. Este método mostra a produção e o encapsulamento da esfera de baixo custo que é possível com materiais facilmente obtidos. As esferas bc podem ser usadas no futuro como um auxílio de remoção de contaminantes, revestimento de fertilizantes de liberação controlada ou alteração do solo.

As esferas bc têm a taxa de crescimento mais rápida durante as primeiras 48 horas de cultura(Figura 2). A Figura 2 também mostra como as esferas tendem a atingir um tamanho médio máximo e, em seguida, permanecem constantes. Neste experimento, as esferas atingiram um diâmetro médio de 7,5 ± 0,2 mm. Embora as esferas do BC nunca se deteriorem completamente dentro do período de crescimento de 10 dias, elas começaram a formar tendões que se estendem para fora do cor...

Este protocolo apresenta um método fácil e barato de formar esferas de celulose bacteriana (BC). Este biomatélado pode funcionar como um meio de encapsulamento para materiais sólidos, incluindo biochar, esferas de polímeros e resíduos de minas.

Esferas de celulose bacteriana que encapsulam materiais sólidos

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

Nosso protocolo é significativo, pois se expande nos métodos atuais de produção de um biomaterial biodegradável e natural. Nosso método enfatiza a produção de esferas de celulose bacteriana reprodutível. A principal vantagem desta técnica é a facilidade de acesso aos materiais necessários: açúcar, água, chá, vinagre, entrada de cultura bacteriana, um frasco de defletor e um shaker orbital.Alguém que executa essa técnica pela primeira vez pode não ser capaz de identificar corretamente as esferas e remover massas irregulares de celulose bacteriana. Demonstramos esses passos no vídeo, mas não desanimamos se não funcionar da primeira vez. A demonstração visual deste método é geralmente útil para os pesquisadores visualizarem quais são os tamanhos, quantidades e formas das massas de celulose bacteriana preferidas e não preferidas.Comece fervendo 350 mililitros de água deionizada usando uma chaleira de chá. Em seguida, transfira a água quente para um béquer de 500 mililitros. Use luvas de proteção térmica e certifique-se de que a barra de vidro possa suportar as temperaturas da água fervente.Dissolva completamente 42,5 gramas de sacarose granulada na água quente usando uma haste de mexida. Íngreme um saco com 2,54 gramas de chá preto no frasco contendo solução de sacarose por uma hora. Retire o saco de chá com a haste de mexida sem quebrá-la e descarte-a no lixo.Adicione 100 mililitros de vinagre branco destilado ao béquer e mexa completamente a mistura. Transfira 80 mililitros da mistura de chá ácido preparado para um frasco de 250 mililitros perplexos, e permita que a mistura esfrie de 20 a 25 graus Celsius. Adicione 20 mililitros de líquido de cultura de entrada microbiana ao frasco perplexo quando o líquido estiver em temperatura ambiente, e cubra o frasco com Parafilm.Coloque o frasco perplexo em uma mesa de agitação orbital, e deixe-o tremer a 125 rotações por minuto durante três dias a 20 a 25 graus Celsius para produzir esferas BC. Remova massas bc indesejadas de formas não esféricas com pinças para evitar a formação de massas a.C. irregulares. Uma vez que as esferas BC tenham se formado, despeje-as suavemente do frasco para uso posterior.Neste protocolo, as esferas do BC apresentaram alta taxa de crescimento nas primeiras 48 horas de cultura, e o tamanho permaneceu constante após atingir o máximo. As esferas bc começaram a formar tendões por volta do oitavo dia de cultura. A distribuição de tamanho das esferas após o encapsulamento de contaminantes sólidos como biochar, contas de polímero e resíduos de mina foi testada.Observou-se que a adição de sólidos às esferas bc tem um efeito consistente sobre o tamanho ou frequência da esfera. A velocidade de agitação orbital, temperatura ambiente e formação de partículas irregulares parecem ser os principais fatores que afetam a forma, o tamanho e a frequência das partículas esféricas. Notou-se que uma temperatura ambiente muito alta ou remoção inadequada de massas irregulares mudou a forma de uma esfera a bc intacta para partículas estelares ou aglomerados de cordas.Para determinar a fração de sólidos encapsulados nas esferas bc, foi feita uma análise gravimétrica térmica. A avaliação térmica e microscópica em conjunto confirmou o encapsulamento efetivo de partículas sólidas nas esferas bc. O perfil TGA diferencial do plano BC apareceu em magnitudes quase idênticas com o BC com contas de poliestireno.No entanto, observou-se um pico adicional correspondente à decomposição térmica das contas de poliestireno. É mais importante adicionar a cultura de entrada microbiana quando o chá esfriou até a temperatura ambiente. Além disso, devemos garantir que a cultura tenha organismos ativos e saudáveis.Este método pode ser usado para remoção de contaminantes na remediação ambiental. As esferas também podem ser utilizadas para a liberação controlada de uma substância de interesse. Essa técnica nos permite encapsular materiais ambientais dentro de esferas de celulose bacteriana.Isso pode ser útil para uma plataforma de liberação ou remediação controlada biodegradável.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Engenharia

Um grande obstáculo em terapias com células-tronco atuais é determinar o método mais eficaz para entregar essas células para tecidos do hospedeiro. Aqui, nós descrevemos um método de entrega de quitosana-base que é eficiente e simples na abordagem, ao mesmo tempo permitindo que as células-tronco adiposas para manter a sua multipotency.

Construindo um hidrogel de colágeno para a entrega de células-tronco carregado microesferas

Combinando monodispersos geração gota com ordenação de inércia de células e partículas, nós descrevemos um método para encapsular um número desejado de células ou partículas em uma única gota a taxas kHz. Nós demonstramos a eficiência duas vezes superiores às de encapsulamento desordenada para gotas simples e dupla-partícula.

Alta taxa de transferência de célula única e múltipla de células Micro-encapsulamento

Fonte: Arias, S. L., et al. Fabricação de uma nanocelulose bacteriana magnética funcionalizada com nanopartículas de óxido de ferro.  J. Vis. Exp. (2016).Este vídeo demonstra a produção de nanocelulose cultivando bactérias produtoras de celulose em um meio nutritivo contendo manitol. As bactérias metabolizam o manitol em glicose, que é então polimerizada e extrudida como cadeias de glucano que cristalizam em folhas de celulose, formando uma matriz tridimensional na interface ar–líquido. As...

Preparação de Películas de Nanocelulose Bacteriana a partir de Bactérias Produtoras de Celulose

Apresenta-se um novo método de fabricação de pré-formas de fibras naturais curtas rígidas e robustas usando um processo de fabricação de papel. A celulose bacteriana actua simultaneamente como ligante para as fibras soltas e proporciona rigidez para as pré-formas de fibra. Estas pré-formas podem ser infundido com uma resina para produzir materiais compósitos hierárquicos verdadeiramente verdes.

Fabricação de fibras naturais robustos Preformas Utilizando bacteriana Celulose como Binder

Estabelecemos um método de encapsulamento de células-tronco pluripotentes (células PS) em cápsulas de hidrogel de alginato usando um bico coaxial.  Isso evita que as células se agreguem excessivamente e limita a tensão de cisalhamento experimentada pelas células em cultura em suspensão.  A técnica é aplicável à produção em massa de células PS, bem como à pesquisa de nicho de células-tronco.

Encapsulation alginato de pluripotentes células estaminais utilizando um bocal Co-axial

Este vídeo e manuscrito descrevem um método baseado em emulsão para encapsular células de mamífero em pérolas de alginato de 0,5% a 10% que podem ser produzidas em grandes lotes usando um vaso de agitação simples. As células encapsuladas podem ser cultivadas in vitro ou transplantadas para aplicações de terapia celular.

Encapsulamento de células de mamífero em grânulos de alginato usando um recipiente agitado simples

Vesículas gigantes contendo componentes micrométricos altamente compactados são modelos de células úteis. O método de centrifugação em emulsão água-em-óleo é uma ferramenta simples e poderosa para a preparação de vesículas gigantes com materiais encapsulados.

Preparação de gigantes Vesículas Encapsulamento microesferas por centrifugação de uma emulsão de água-em-óleo

Este trabalho apresenta um protocolo para fabricação de microcápsulas de molibdato tungstato e de sódio de sódio através de bactérias e seus correspondentes nanopartículas.

Sintetizando o tungstato de sódio e microcápsulas de molibdato de sódio através da excreção bacteriana de minerais

O objetivo dessa metodologia é identificar células-tronco cancerígenas (CSC) em linhas de células cancerosas e amostras primárias de tumor humano com o protocolo de formação da esfera, de forma robusta, utilizando ensaios funcionais e caracterização phenotípica com citometria de fluxo e ocidental Borrão.

Obtenção de esferas de células-tronco cancerígenas de tumores ginecológicos e de câncer de mama

Este artigo descreve o encapsulamento de células-tronco pluripotentes humanas (hPSCs) usando um dispositivo de foco de fluxo coaxial. Demonstramos que essa tecnologia de encapsulamento microfluido permite a formação eficiente de esferoides hPSC.

Fabricação microfluida de microcápsulas core-shell carregando esferoides de células-tronco pluripotentes humanas

Aqui, apresentamos um protocolo que permite a fabricação rápida, robusta e barata de esferoides tumorais seguida de encapsulamento em hidrogel. É amplamente aplicável, pois não requer equipamentos especializados. Seria particularmente útil para explorar interações matriz-esferóide e construir modelos in vitro de fisiologia ou patologia tecidual.

Fabricação e encapsulamento de esferoides tumorais em hidrogéis de polietilenoglicol para estudo de interações esferóide-matriz

Aprenda a produzir esferas de celulose bacteriana com encapsulação de partículas sólidas usando materiais acessíveis. Este método reprodutível é útil para remediação ambiental e sistemas de liberação controlada.

Esferas de celulose bacteriana que encapsulam materiais sólidos

Explorar mais vídeos