Abstract
Частности бактерия под следствием здесь (S. pasteurii) является уникальным по своей способности, при правильных условиях, чтобы вызвать гидролиз мочевины (ureolysis) в природных средах за счет секреции фермента уреазы. Этот процесс ureolysis, через цепь химических реакций, приводит к образованию карбоната кальция преципитатов. Это известно как микробиологически Индуцированные кальцита Осадки (MICP). Соответствующие протоколы культуры для MICP подробно описаны здесь. И, наконец, эксперименты визуализации при различных режимах микроскопии были выполнены, чтобы понять различные аспекты процесса осаждения. Такие методы, как оптической микроскопии, сканирующей электронной микроскопии (SEM) и X-Ray фото-электронной спектроскопии (XPS) были использованы для химически характеристики конечного продукта. Кроме того, способность этих выделений в закупоривает поры внутри естественной пористой среды была продемонстрирована с помощью качественного эксперимента, в котором губкабары были использованы для имитации порового сеть с диапазоном масштабов длины. Губка бар, смоченной в культуральной среде, содержащей бактериальные клетки затвердевает из-за засорения его пор в результате непрерывного процесса химического осаждения. Это закаленные губки бар обладает превосходной прочностью по сравнению с губкой панели управления, которая сжимается и выдавливается под действием приложенного внешней нагрузки, в то время как закаленные бар способен поддерживать одинаковый вес с небольшим количеством деформации.
Introduction
Sporosarcina pasteurii является грамположительной бактерии способны выживать в сильно щелочной среде (рН ~ 10) 1 и является одним из видов бактерий , которые могут стать возбудителем явления , называемого Микробиологически Индуцированные кальцит осадков (MICP) 2-4. MICP представляет собой процесс , в котором осаждение карбоната кальция индуцируется некоторых микробов в подходящих условиях окружающей среды. С. pasteurii приобрела значение в последние годы из - за его идентификации в качестве возможного средства для стимулирования значительных объемов MICP при определенных условиях. Эта возможность связана с тем , что С. pasteurii обладает уникальной способностью секретировать обильное количество фермента уреазы. Этот фермент действует как катализатор, способствуя ускоренному лизис мочевины (естественные биохимические соединения с широко распространенным и избытке) в присутствии молекул воды. Через каскад реакций, этот процесс окончательнойLY приводит к образованию отрицательно заряженных ионов углерода. Эти ионы, в свою очередь, вступает в реакцию с положительными ионами металлов, таких как кальций, чтобы в конце концов образовались осадки карбоната кальция (кальцит); следовательно , ярлык MICP 5-9.
Процесс MICP был известен и изучен в течение нескольких десятилетий 10,11. За последние несколько лет, MICP была исследована для широкого круга инженерных и экологических применений , включая снизу вверх зеленого строительства 12, усиление крупномасштабных структур 13,14 и улавливания углерода и хранения 15,16.
Например, оттяжки Каннингхэма 17 и др. аль разработан реактор умеренной температуры потока высокого давления, содержащего сердцевину из песчаника Berea. Реактор инокулированное бактериями S. fridgidimarina и в условиях высокого давления инжекции диоксида углерода в сверхкритическом состоянии , массивного накопления биомассы внутри пор тмов наблюдалось, что привело к снижению проницаемости более чем на 95%. Jonkers и Schlangen 18 изучали влияние некоторых специальных штаммов бактерий на самовосстановления процесса в бетоне. Внешняя вода транспортируется в сети пор, поступающей через поверхностные поры, как ожидается, чтобы активировать бездействующие бактерии, которые в свою очередь помогают структурную прочность через MICP. Tobler 19 и др. сравнили ureolytic активность S. pasteurii с коренным подземными водами ureolytic микрокосма в условиях , благоприятствующих крупномасштабную MCIP и обнаружили , что С. pasteurii имеет последовательную способность улучшить осаждение кальцита , даже когда коренные общины не имели предварительного активность уреазы. Мортенсен 20 et.al изучали влияние внешних факторов , таких как тип почвы, концентрация хлорида аммония, солености, концентрации кислорода и лизиса клеток на MICP. Их демонстрация того, что процесс биологической очистки очень надежен с соотвЭСТ к широкому разбросу в пространстве параметров обосновывает пригодность этого процесса для различных восстановительных приложений крупномасштабных обеспечили надлежащий процесс обогащения для усиления бактерии предприняты. Phillips 21 и др. аль разработаны опыты по изучению изменения проницаемости и прочности колонны песка и сердечника из песчаника после инъекции с S. pasteurii культуры. Они обнаружили, что в то время как проницаемость снизился в 2 - 4 раза, а предел прочности увеличился в три раза.
С. pasteurii и его роль в MICP являются темами активных исследований и ряд вопросов , связанных с механизмом химического осаждения все еще до конца не изучен. В свете этого, очень важно иметь набор согласованных стандартных протоколов точно культуры соответствующим образом обогащена запас S. pasteurii для достижения MICP. Здесь мы опишем строгий протокол, который будет обеспечивать повторяемости и воспроизводимости. Это маnuscript описывает подробные протоколы для культивирования S. pasteurii и соответствующим образом обогащении культуральной среды , чтобы вызвать осаждение. Процесс исследован с помощью различных микроскопических методов, таких как оптические и сканирующей электронной микроскопии (SEM) и X-Ray фото-электронной спектроскопии (XPS). В центре внимания рукописи на процессе MICP. Процедуры как SEM и SIMS, будучи хорошо зарекомендовавшие себя стандартные протоколы, не описаны отдельно.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Примечание: Выполнить экспериментальные протоколы в порядке, описанном ниже. Бактериальная культура Протокол обсуждается в разделе 1 (Также см рисунок 1). Раздел 2 описывает протокол для обогащения культуральной среды с использованием внешних добавок. Раздел 3 описывает протоколы для многомодового микроскопии. Веса всех отдельных компонентов могут быть измерены с помощью аналитических весов. Объем каждого раствора можно измерить с использованием объемного цилиндра.
Примечание: Правильные протоколы биобезопасности должны соблюдаться для разделов 1 - 2. Обратитесь к институциональной служба безопасности для деталей.
1. Бактериальные культуры
- Культура Бактерии - Агар пластины Средний Приготовление
- Соберите оборудование и ингредиенты, такие как чашки Петри, колбы, Трис-основание, HCl, агар, Millipore вода, рН-метр etc.Sterilize все контейнеры автоклавированием при 121 ° C перед использованием.
- Готовят 1 л 0,13 М водный раствор трис-буфера, путем смешивания 15,75 г Трис-основание 1 л воды Millipore. Для снижения уровня рН исходного раствора (рН 10,4) добавляют 2,800 мкл HCl (концентрация 50%). Проверить непрерывно с помощью рН-метра, чтобы установить рН = 9.
- Разделить 1 л буферного раствора на две части следующим образом:
- Взять 800 мл этого раствора. Разделить его поровну на две части по 400 мл каждого. Растворить 8 г (NH 4) 2 SO 4 до одного раствора и 16 г дрожжевого экстракта к другому решению.
- Возьмите оставшиеся (200 мл) раствора и разделить его снова на две части по 100 мл каждого. Смешайте 2 г (NH 4) 2 SO 4 к одному. Добавляют 4 г дрожжевого экстракта и 4 г агар к другому.
- Автоклав 4 решения отдельно после обертывания соответствующих колб в алюминиевую фольгу и приклеить автоклава ленты.
Примечание: Если блок Benchtop автоклав используется, объем должен быть установлен на 500 мл (температура и давление автоматчески указано в зависимости от объема). - После того, как выводя их из автоклава, установить два 400 мл растворов в сторону на шаге 1.3.1 (ниже). Смешайте две 100 мл растворов, чтобы иметь 200 мл раствора. Вылейте смесь в 10 - 12 чашек Петри.
- Культура Бактерии - Агар плиты Подготовка образцов
- Удалите бактериальный запас из морозильной камеры (-80 ° C) и дайте ему растаять. После размораживания должным образом, поместите бактериальный бульон и агар пластины внутри капюшоном биологической безопасности.
- Выберите микропипетки наименьший доступный размерности (0,5 - 10 мкл хороший выбор) , чтобы заражать наконечник с pasteurii складе Sporosarcina. Streak агар пластины с наконечником микропипетки. Поместите прожилками агаризованной внутри не-качалке инкубаторе при температуре 31 ° С в течение 48 ч.
- После 48 часов, удалить пластину из инкубатора и визуально изучить для существования отдельных колоний. Если нет отдельных колоний, а затем поместить его в тон инкубаторе в течение еще 24 часов.
- Повторите процесс, пока отдельные колонии не обнаружены. Не превышать 7 дней судебного разбирательства.
Примечание: Если отдельные колонии не появляются даже через неделю, то можно сделать вывод о том, что шаги не были выполнены должным образом, и весь процесс необходимо повторить с шага 1.
- Культура Бактерии - Заключительный Подготовка образцов
- Смешайте две 400 мл (растворы Трис - буфер + (NH 4) 2 SO 4 и Трис - буфер + дрожжевой экстракт (1.5.1) вместе , чтобы получить 800 мл раствора. Перенести 125 мл этого раствора в колбу.
- Провести визуальный осмотр поверхности чашки с агаром, чтобы идентифицировать области с высокой концентрацией отдельных колоний. Аккуратно подталкивать и сломать одну из колоний с наконечником микропипетки.
- Dip тот же самый кончик микропипетки в мл колбу 125 и перемешать тщательно, чтобы обеспечить достаточное количество ячеек для надежного умножения перенесешься, Поместить колбу в качалке инкубаторе при 150 оборотах в минуту, 30 & deg; С в течение 2 - 3 дней. Через 2 - 3 дней, снимите колбу из инкубатора.
- Культура Бактерии - Заключительный Cell Count
- Выполнение последовательного разбавления неразбавленной культурального раствора с помощью PBS , чтобы достичь разбавления по меньшей мере , десять миллионов (10 -7) , чтобы гарантировать , появляются счетные единичные колонии. Нарисуйте семь параллельных равноудаленных линий на одном из агар-пластин.
- Сделайте это рисунок смелые линии на нижней поверхности чашки Петри, достаточно видным, чтобы быть видимыми сверху. Отбросьте 3 маленьких капель неразбавленной раствора в одном сегменте. Добавить 1 мл неразбавленной раствора до 9 мл фосфатного буферного солевого раствора (PBS), чтобы получить разведение 1:10.
- Возьмем небольшую аликвоту (~ 0,1 мл) этого вновь разбавленного раствора с помощью пипетки и падение более 3 маленьких капель на следующем сегменте. Перенести вновь разбавленный раствор в новую колбу и дополнительно разбавленные в десять раз (10x) подобавляя PBS. Это приносит вниз разбавления до 10 -2 или 1: 100.
- Используйте этот 1: раствор 100 в следующем сегменте. Повторите эту операцию он обработает с небольшими объемами свеже разбавленных растворов путем последовательного переноса их в новые колбы и непрерывно разбавляя в десять раз (10x) в тандеме с PBS , чтобы получить больше и больше разбавленные образцы от 10 -3 или 1: 1000 на всем пути вплоть до 10 -7 или 1:10 млн в последнем сегменте.
- Выполнение колониеобразующих подсчет единиц (КОЕ) обкладки для подсчета количества клеток, присутствующих в агаром после инкубации планшет в течение 1 - 2 дней при 31 ° C. Это дает количественную меру количества бактерий в неразведенном образце.
Примечание: измеряется значение КОЕ на основе способности системы, чтобы дать начало колоний в конкретных условиях питательной среды, температуры и времени, предполагая, что каждая колония является отдельным и основана одной жизнеспособной микробной клетки. - Печатьчашки Петри с самоуплотняющееся пленку и хранить оставшиеся элементы в холодильнике для будущего использования.
- Выполнение последовательного разбавления неразбавленной культурального раствора с помощью PBS , чтобы достичь разбавления по меньшей мере , десять миллионов (10 -7) , чтобы гарантировать , появляются счетные единичные колонии. Нарисуйте семь параллельных равноудаленных линий на одном из агар-пластин.
2. Протокол для обогащения питательного для ускорения осадков
- Передача 9 мл приготовленной культуральной жидкости (клетки + среда) в нескольких стерилизованных центрифужные пробирки, каждая из 10 мл объема.
- Приготовьте 100 мл исходного раствора с внешнего обогащения, состоящей из четырех компонентов в следующих концентрациях в свежей среде: мочевина: 2 г / л, хлорид аммония: 1 г / л, бикарбонат натрия: 212 мг / л, хлорид кальция: 280 мг / л. Тщательно измерить все ингредиенты с помощью аналитических весов и смешайте все, кроме мочевины со свежей средой, в химическом стакане и место в автоклаве (121 ° С, 15 фунтов на квадратный дюйм, 15 мин).
- После автоклава, смешайте необходимое количество мочевины (2 мг) с 1 мл свежей среды, и пропускают через шприц, снабженный с шприцевой фильтр 0,22 мкм, чтобы завершить процесс обогащения.
- Добавьте 1мл этого обогащения среды с добавками к стерилизованных центрифужные пробирки, содержащие 9 мл приготовленной культуральной жидкости (клетки + среда) (этап 2.1).
Примечание: Из всех этих компонентов, мочевина разлагаться при повышенных температурах, не могут быть стерилизованы в автоклаве. Следовательно, после того, как другие компоненты автоклавируют (121 ° С, 15 фунтов на квадратный дюйм, 15 мин), мочевина добавляется последний через шприцевой фильтр 0,22 мкм.
- Vortex каждая трубка тщательно с использованием механического Вортекс. Поместите обогащенных жидкостей (клетки + + добавки среда) в не-качалке инкубаторе при температуре 30 ° C. Контроль всех единиц регулярно для инициации осадков. С помощью светового микроскопа, начинают микроскопические наблюдения сразу начала осаждения обнаруживается невооруженным глазом. Это, как правило, в диапазоне от 30 - 36 ч после начала экспериментов.
3. Протокол многорежимный микроскопией
- Передача небольшого объема (~ 1 мл) жидкости высокого Магнификатаионная микроскопия-камерные системы покровного стекла для выполнения начальных наблюдений с режимом яркого поля. Начнем с того, начать все наблюдения с наименьшим увеличением (4X). которая обеспечивает широкую зону покрытия и, следовательно, глобальной информации о распределении преципитатов.
- Выберите отдельные области со значительными объемами осадков и увеличения (20X, 40X, 60X) путем постепенного увеличения увеличения.
Примечание: Поскольку это невозможно правильно разрешить клетки из внеклеточной полимерного вещества (EPS) при ярком поле (из-за очень близких показателей преломления), включите режим фазового контраста по мере необходимости. В этом режиме только контуры клеточных мембран (будучи другой фазой, чем насыпной клетки) открыты, что позволяет визуально дифференцирование. - Наконец, окрасить некоторые камеры с Live / Dead пятна, которые селективно окрашивает живые компоненты, как зеленый цвет во время окрашивания мертвых компонентов в красном цвете. Обратитесь к стандартным протоколам 28 </ SUP>.
- Включите флуоресцентной режиме, чтобы правильно различать между красной и зеленой областях. Красный (Красный куб фильтр с возбуждением длиной волны 540 - 580 нм, дихроичное зеркало 595 нм и Барьерный фильтр 600 - 660 нм) и зеленый (GFP Long однопроходной Зеленый фильтр куб с возбуждением длиной волны 440 - 480 нм, дихроичным зеркалом 505 нм и барьерный фильтр 510 нм) фильтров кубов используются для облегчения флуоресцентные микрофотографии.
- После того, как все данные многорежимный были собраны, выбрать лучшие изображения и вручную наложения (индивидуальная, светлого фазового контраста и флуоресцентные изображения) для получения наилучшего контраста и четкости.
- Выполните SEM на высушенные твердых образцов, чтобы понять, кристаллические структуры. Это хорошо установлена и стандартная процедура. 22 Выполните XPS , чтобы идентифицировать химические подписи функциональных групп (карбонаты). Это устоявшиеся и стандартная процедура , а также. 23
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
С. pasteurii будучи алкалифилы 24 может выжить относительно суровых условиях. Когда упомянутый выше протокол культуры следует, и С. pasteurii выращивается внутри камеры, бактерии , приводит к осаждению карбоната кальция с течением времени (Фигура 2А). Рисунок 2 (б) показывает фазово-контрастным оптической микроскопией изображение популяции бактериальных клеток в культуральной среде. Отдельные клетки могут быть четко различать, с палочковидных форм, характерных для класса бацилла бактерий вполне очевидна. Маленькие коричневые стрелки использовались специально выделить две отдельные клетки. Осаждение карбоната кальция происходит в течение периода в несколько дней. На фиг.2А показано , как преципитаты осесть на дно центрифужной трубки. Это можно наглядно увидеть невооруженным глазом в виде беловатого порошка, сидящего ниже жидкой среды срезкий контраст в цвете, в отличие от желтоватой жидкости. Желтоватая жидкость содержит бактерии, суспендированные в их культуральной среде. Белые осадок собирают и сушат , а затем визуализируют с помощью SEM (фиг.2с).
На фигуре 3А четко определенных линий расщепления, отличительной чертой кристалличности, могут быть легко идентифицированы. Рисунок 3B показывает XPS график для того же образца для определения характеристик. Пики, соответствующие карбонатные группы булавочной точки существования карбоната кальция. Таким образом, на рисунке 3А и В вместе убедительно доказывают поколение кальцит в качестве осаждаемого химического вещества.
Качественный эксперимент проводили для того, чтобы оценить способность MICP для изменения свойств пористых сред. С этой целью мы провели эксперимент с участием губок, которые, как ожидается, чтобы имитировать пористыйсреда с диапазоном масштабов длины поровых структур, как это имеет место в обычной природной структуре. Бар губка (Mr. Clean, P & G) погружают в раствор S. pasteurii в течение 7 дней , а затем сушат. Губку после длительного воздействия процесса MICP закаленные и отображается повышенной прочностью на сжатие. Это изображено на рисунке 4 губку, перед погружением (случай - контроль), показали значительное сжатие при воздействии нагрузку весом 1 кг (рисунок 4A - В).. С другой стороны, после того , как подвергают погружению в S. pasteurii раствор, он страдал из - за закупоривания пор полученный в результате осаждения кальцита. Это привело к значительному увеличению прочности в результате мостиковую поровых пространств и впоследствии позволило бар для поддержки 1 кг нагрузки , не допуская значительного сжатия (Рисунок 4C - D).
Полуколичественная идеяотносительно процесса закалки может быть получена путем измерения высоты отклонения загруженного бара. Оригинальный образец губка представляет собой прямоугольный брусок высотой 4,5 см. Отклонение образца контроля, в непосредственной близости от точки приложения нагрузки, составляет примерно 1,6 см. В случае обработанных образцов, отклонение уменьшается до 0,6 см. Кроме того строгий количественный анализ процесса отверждения также возможно. Например, механистический объяснение этого процесса с точки зрения увеличения прочности на сдвиг, пик девиаторной напряжений и углов дилатансионном был предложен Tagliaferri 25 и др. аль с использованием рентгеновской томографии и цифровой корреляции изображения.
Рисунок 1. Схема протокола Вся культура , представленная в качестве алгоритмической схемы. Начнем с того , Трис-буфером и агар раствора poured в чашке Петри. После того, как агар пластина готова, она прожилками с наконечником, зараженное бактериями. Прожилками планшет инкубируют расти отдельных колоний. Одна из отдельных колоний переносят в колбу СМИ и инкубировали снова. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 2. Клетки и преципитатов (А) Клетки в культуральной среде застрянет внутри центрифуги трубы приводят к ясно наблюдаемую химического осаждения (через 5 - 7 дней). , Что оседает на дне и видна невооруженным глазом. (В) популяции бактерий , иммобилизованных на поверхности видно под фазового контраста. Отдельные палочковидные клетки (бациллы, маркированы Sp) ясно видно (несколько из них выделены стрелками). (C) SEM изображение белого осадка , показывая обе ячейки (SP) и кристаллы (CC). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 3. Кристаллы и их характеристика. Микроскоп (А) Сканирующий электронный образ высушенного осадка. Отдельные кристаллы и связанные с ними расщепления линии четко видны. (Б) Рентгеновское фотоэлектронов спектроскопии (РФЭС) график химического осадка; пики масс - спектрометрии , соответствующие карбонатные функциональной группы усиливают возможность существования кальцита. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы VIРЭБ большую версию этой фигуры.
Рисунок 4. Полуколичественное Эксперимент с Sponge Bars , выступающей в качестве прототипа пористых сред. (А) и (В) являются свежие сухие образцы не ближний свет. (С) и (D) , являются влажные образцы пропитаны в растворе среды и клеток; они демонстрируют значительное увеличение сопротивления материала в связи с засорением пор в результате осаждения кальцита, как показано здесь, за счет уменьшения сжатия под действием постоянного веса. Необработанные образцы естественно пористым и страдают массивное уменьшение объема при воздействии на вес 1 кг. Поры выдавить воздух и контракт, что приводит к общему снижению размера. С другой стороны, обработанный образец искусственно получил значительное количество жесткости в силу пор засорение, Он демонстрирует заметное повышение прочности , когда он комфортно поддерживает ту же нагрузку без сжатия. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Критические шаги: Эта рукопись подробно описывает протоколы для культивирования жизнеспособного образца S. pasteurii. После того, как культура была приготовился, он должен быть соответствующим образом обогащена. Это является ключевым шагом жизненно важное значение для успеха эксперимента , так как неспособность обеспечить надлежащую химическую среду приводит либо очень длинные временные шкалы осадков или полное отсутствие таковых. С. pasteurii весьма чувствителен к нескольким внешним агентствам и должны быть культивированы с высокой степенью тщательностью и точностью , чтобы обеспечить биохимическую устойчивость и воспроизводимость. Степень и дозировка обогащения в настоящее время известно диктовать химическую природу осадков и, следовательно, должны контролироваться точно так же.
Модификации / устранение неисправностей: Некоторые аспекты могут быть модифицированы с небольшой дисперсией в конечных результатах. Отсчет пластина не должна быть выполнена в соответствии с методикой, описанной выше (серийным разведением в тысе Miles Мишра метод). Здесь, серийное разведение было выполнено на одной агаром, разделив его на семь областей хордами, нарисованных на его нижней поверхности. Это не является обязательным. Это также обычная практика, чтобы использовать весь агаризованной для конкретного разведения путем приготовления распространения пластины. Последовательное разбавление проводят на серии последовательных распространенных пластин и один со счетным числом одиночных колоний (20 - 200) выбрано для окончательного расчета. Любой из различных других методов подсчета клеток, могут быть применены также и здесь. Микроскопия вполне могут быть выполнены с помощью простых листках покрова или слайдов. Блок камеры вовсе не обязательно.
Иногда, бактерии могут не образовывать осадки. Полезно перенести небольшое количество замороженной культуры в жидкую среду, в первую очередь. Полос может быть выполнена после того, как рост произошел в жидкости в первую очередь.
Ограничения: Это медленный метод с нюmber шагов, один ведущий к другому. Существуют значительные возможности загрязнения, перекрестного загрязнения и других культурных дефектов на всех этапах. Интенсивный уход должен поддерживаться во все времена. Около 180 мг осадка образуется на мл раствора культуры.
Значение: Настоящий протокол описывает подробно все шаги , необходимые для обеспечения того , чтобы культура бактерии S. pasteurii точно осаждается кальцит под действием добавлялся обогащениях. Хотя культура сама эта бактерия является хорошо установленным протоколом, весь процесс обогащения и количественной оценки не является. Эта проблема была решена здесь.
Будущих приложений: Это могло бы быть возможно соответствующим образом модулировать эту бактерию осаждаться различными способами , которые в свою очередь , может быть сконструировано для различных областей применения в зависимости от характера выделений. Ранее было отмечено, что существуетСуществует несколько неизвестных в отношении к MICP с участием S. pasteurii. Некоторые из этих неизвестных включают роль агрегатных динамики S. pasteurii в процессе MICP, роль микромасштабном среды 26,27 , такие как эффект пористых сред и потока жидкости. Стандартизированный протокол может быть разработан, что обеспечивает быстрое осаждение с четкой возможности для проведения надлежащего многорежимный микроскопии.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Petridish | Fisher Scientific | FB0875712 | Petridishes being used as Agar plate |
| Pyrex Flasks | Fisher Scientific | S63268 | Corning Erlenmeyer |
| Tris-Base | Promega | H5133 | being used to make Tris-Buffer |
| Hydrochloric Acid | Sigma-Aldrich | H9892 | 1.0 N, Bioreagent, suitable for cell culture |
| Agar Powder | Sigma-Aldrich | A1296 | microbiology tested, plant cell culture tested, cell culture tested, powder |
| Ammonium Sulphate | Sigma-Aldrich | A4418 | for Molecular Biology |
| Yeast extract powder | Sigma-Aldrich | 51475 | |
| Measuring Cylinder | Cole-Parmer | CP08559GC | Cole-Parmer Class A Graduated Cylinder w/Cal Cert,TC; 1,000 ml,1/Pk |
| Analytical Balance | OHAUS | AX124E | being used to measure weight of reagents |
| Autoclave | Brinkmann | 58619000 | |
| Autoclave Tape | VWR | 52428864 | |
| Aluminum Foil | Sigma-Aldrich | Z185140 | being used to seal the flask before placing it in Autoclave |
| Bacterial Stock | Cedarlane | 11859 | -80 °C stock of S. pasteurii, ATCC No. is mentioned against Cat. No. |
| Mline Single-Channel Mechanical Pipettors, Variable Volume | Biohit | 725010 | Marketed by VWR under catalog number 14005976 |
| Micropipette Tip | Fisher Scientific | 212772B | Used for scratching Agar plates |
| Incubator | Binder | 80079098 | Microbiology Incubator,BF Series |
| Shaking Incubator | VWR | 14004300 | VWR Signature Benchtop Shaking Incubators |
| Phosphate Buffer Saline (PBS) | Sigma-Aldrich | P7059 | |
| BD Falcon Express Pipet-Aid Pipetting Device | BD Biosciences | 357590 | Marketed by VWR under catalog number 53106220 |
| Parafilm | Sigma-Aldrich | P7793 | Being used to seal Agar plates |
| Urea | Sigma-Aldrich | U1250 | Enrichment for nutrient medium |
| Sodium Bicarbonate | Sigma-Aldrich | S8875 | Enrichment for nutrient medium |
| Calcium chloride | Sigma-Aldrich | C1016 | Enrichment for nutrient medium |
References
- Gibson, T. An investigation of the Bacillus pasteurii group. Journal of Bacteriology. 28, 491-502 (1934).
- Greenfield, L. J. Metabolism and concentration of calcium and magnesium and precipitation of calcium carbonate by a marine bacterium. Annals of the New York Academy of Sciences. 109, 23-45 (1963).
- Phillips, A. J. Engineered applications of ureolytic biomineralization: a review. Biofouling. 29, 715-733 (2013).
- Dhami, N. K., et al. Biomineralization of calcium carbonates and their engineered applications: a review. Frontiers in microbiology. 4, 314 (2013).
- Cuthbert, M. O., et al. Controls on the rate of ureolysis and the morphology of carbonate precipitated by S. Pasteurii biofilms and limits due to bacterial encapsulation. Ecological Engineering. 41, 32-40 (2012).
- Okwadha, G. D., et al. Optimum conditions for microbial carbonate precipitation. Chemosphere. 81, 1143-1148 (2010).
- Stocks-Fischer, S., et al. Microbiological precipitation of CaCO3. Soil Biology and Biochemistry. 31, 1563-1571 (1999).
- Lauchnor, E. G., et al. Bacterially induced calcium carbonate precipitation and strontium coprecipitation in a porous media flow system. Environmental science & technology. 47, 1557-1564 (2013).
- Al Qabany, A., et al. Factors Affecting Efficiency of Microbially Induced Calcite Precipitation. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 138, 992-1001 (2012).
- Morita, R. Y. Calcite precipitation by marine bacteria. Geomicrobiology Journal. 2, 63-82 (2009).
- Chafetz, H. S. Marine peloids: A product of bacterially induced carbonate precipitation. Journal of Sedimentary Petrology. 56, 812-817 (1986).
- Biomason.com. , Available from: http://www.biomason.com (2015).
- Whiffin, V. S. Microbial CaCO3 precipitation for the production of biocement. , Murdoch University. PhD thesis (2004).
- Paassen, L. A., et al. Scale up of BioGrout: a biological ground reinforcement method. Proceedings of the 17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. , 2328-2333 (2009).
- Cunningham, A. B., et al. Microbially enhanced geologic containment of sequestered supercritical CO2. Energy Procedia. 1, 3245-3252 (2009).
- Mitchell, A. C., et al. Biofilm enhanced geologic sequestration of supercritical CO2. International Journal of Greenhouse Gas Control. 3, 90-99 (2009).
- Cunningham, A. B., et al. Reducing the risk of well bore leakage of CO2 using engineered biomineralization barriers. Energy Procedia. 4, 5178-5185 (2011).
- Jonkers, H. M., et al. Application of bacteria as self-healing agent for the development of sustainable concrete. Ecological Engineering. 36, 230-235 (2010).
- Tobler, D. J., et al. Transport of Sporosarcina pasteurii in sandstone and its significance for subsurface engineering technologies. Applied Geochemistry. 42, 38-44 (2014).
- Mortensen, B. M., et al. Effects of environmental factors on microbial induced calcium carbonate precipitation. Journal of applied microbiology. 111, 338-349 (2011).
- Phillips, A. J., et al. Potential CO2 leakage reduction through biofilm-induced calcium carbonate precipitation. Environmental science & technology. 47, 142-149 (2013).
- Robbins, R. Scanning Electron Microscope Operation. , Available from: http://www.utdallas.edu/~rar011300/SEM/Scanning%20Electron%20Microscope%20Operation.pdf (2010).
- vander Heide, P. X-ray Photoelectron Spectroscopy: An introduction to Principles and Practices. , John Wiley & Sons. (2011).
- Wiley, W. R., et al. Requirement of an alkaline pH and ammonia for substrate oxidation by Bacillus pasteurii. Journal of Bacteriology. 84, (1962).
- Tagliaferri, F., et al. Observing strain localisation processes in bio-cemented sand using x-ray imaging. Granular Matter. 13, 247-250 (2011).
- Kumar, A., et al. Microscale confinement features can affect biofilm formation. Microfluidics and Nanofluidics. 14, 895-902 (2012).
- Valiei, A., et al. A web of streamers: biofilm formation in a porous microfluidic device. Lab on a chip. 12, 5133-5137 (2012).
- LIVE/DEAD Bacterial Viability kit, Two-color bacterial viability assay. , https://tools.lifetechnologies.com/content/sfs/manuals/mp07007.pdf, https://www.lifetechnologies.com/ca/en/home/references/protocols/cell-and-tissue-analysis/protocols/live-dead-baclight-bacterial-viability-protocol.html (2004).
