En Mapping in situ de las propiedades mecánicas de biopelículas por partículas de seguimiento Microrheology

Resumen

La microrreología de seguimiento de partículas investiga la viscoelasticidad de los materiales. Aquí, la técnica se utiliza para determinar la viscoelasticidad, el cumplimiento de la fluencia y las funciones efectivas de reticulación de diferentes componentes de la matriz de una biopelícula bacteriana. La matriz está formada por sustancias poliméricas secretadas por las bacterias y sus componentes determinan la estructura de la biopelícula y sus propiedades mecánicas.

Resumen

Las células bacterianas son capaces de formar comunidades de biopelículas adheridas a la superficie conocidas como biopelículas al encerrarse en sustancias poliméricas extracelulares (EPS). El EPS sirve como un andamio físico y protector que alberga las células bacterianas y consta de una variedad de materiales que incluyen proteínas, exopolisacáridos y ADN. La composición del EPS puede cambiar, lo que remodela las propiedades mecánicas de la biopelícula para desarrollar o respaldar aún más estructuras alternativas de la biopelícula, como serpentinas, como respuesta a las señales ambientales. A pesar de esto, hay pocas descripciones cuantitativas sobre cómo los componentes del EPS contribuyen a las propiedades mecánicas y la función de las biopelículas. La reología, el estudio del flujo de la materia, es de particular relevancia para las biopelículas, ya que muchas biopelículas crecen en condiciones de flujo y están constantemente expuestas a esfuerzos cortantes. También proporciona medición e información sobre la propagación de la biopelícula en una superficie. Aquí, la microrreología de seguimiento de partículas se utiliza para examinar la viscoelasticidad y las funciones efectivas de reticulación de diferentes componentes de la matriz en varias partes de la biopelícula durante el desarrollo. Este enfoque permite a los investigadores medir las propiedades mecánicas de las biopelículas a microescala, lo que podría proporcionar información útil para el control y la ingeniería de biopelículas.

Introducción

La mayoría de las células bacterianas son capaces de emplear tanto (sésiles) Modos adjunta a la superficie de crecimiento ¹ planctónica (de vida libre) y. En el modo unido a la superficie de crecimiento, las células bacterianas secretan y encierran a sí mismos en grandes cantidades de sustancias poliméricas extracelulares (EPS) para formar biopelículas. La EPS se compone principalmente de proteínas, exopolisacáridos, ADN extracelular y es esencial para la formación de biopelículas ^2. Sirve como un andamio físico por el cual las bacterias pueden utilizar para diferenciar espacialmente y protege a las bacterias de las condiciones ambientales nociv....

Protocolo

1. Biofilm Cultivo

1. Preparación de Cepas bacterianas
   1. 1 día antes de la cultivación biofilm, preparar cultivos bacterianos planctónicas mediante la inoculación de 2 ml de medio de crecimiento apropiado de cultivo bacteriano congelado. Utilice medio Luria-Caldo (10 g L ^-1 NaCl, 10 g de extracto de L ^-1 levadura y 10 g L ^-1 triptona) para mucoide P. aeruginosa y sus PEL Δ Δ y PSL mutantes defectuosos. Incubar durante la noche a 37 ° C y 200 rpm de remoción condiciones. Diluir cultivos de una noche a un OD ₆₀₀ de 0,40 utilizando un espectrofotómetro.
   2. Ensamble de configurac....

Resultados

Las propiedades viscoelásticas locales de la biopelícula en diferentes regiones de la biopelícula, que incluía los huecos (medianas por encima de la biopelícula), llanuras (capa plana indiferenciado de células) y microcolonias (véase etiquetas en la Figura 2A) fueron investigados. Los cambios temporales en propiedades viscoelásticas del biofilm durante la maduración de 3 días a 5 también se determinaron. El MSD de las partículas en los huecos se utilizó como control y comparable a la MSD de partículas e.......

Discusión

Microrheology es una herramienta útil para las mediciones reológicas locales en sistemas heterogéneos, tales como las biopelículas microbianas. Es una técnica no destructiva, lo que permite la supervisión en tiempo real de los cambios reológicos dentro de la misma muestra biológica a través de múltiples puntos de tiempo. En este protocolo, microrheology partícula de seguimiento se aplicó a Pel y los mutantes de exopolisacáridos Psl el fin de investigar cómo afectan a la elasticidad y la reticulación eficaz de la matriz .......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Fluoresferas	Invitrogen	F-8821	1.0 μ Microesferas fluorescentes rojas M (580/605) con modificación de carboxilato
Zeiss Axio Imager M1	Microscopio epifluorescente	Zeiss
Masterflex L/S Digital Drive 07523-80	Cole-Parmer	EW-07523-80	Bomba peristáltica
Cámaras de celda de flujo Universidad	Técnica de Dinamarca
Trampa de burbujas	Universidad Técnica de Dinamarca
Tubo de silicona	Dow Corning		de 3 mm de diámetro exterior, 1  mm de diámetro interior
Conectores de plástico de polipropileno transparente	Cole Parmer	06365-83	1/16 pulg. (1.588 mm)
		de aglutinante	Para sujetar tubos
Cubreobjetos	Thermo Scientific™ Nunc&comercio;	50 x 24 mm
Jeringa 3 ml	Terumo
27   Aguja G	Terumo
2   L Botellas de almacenamiento/medios VWR	®
Carro	para sujetar la configuración

Carl Clips de la biopelícula