Abstract
Den särskilda bakterien under utredning här (S. pasteurii) är unik i sin förmåga, under rätt förutsättningar, för att inducera hydrolys av urea (ureolysis) i naturligt förekommande miljöer genom utsöndring av en enzymet ureas. Denna process av ureolysis, genom en kedja av kemiska reaktioner, leder till bildning av kalciumkarbonat fällningar. Detta kallas Mikrobiologiskt Induced Calcite Nederbörd (MICP). De korrekta kulturprotokoll för MICP beskrivs här. Slutligen tillsattes visualiserings experiment under olika typer av mikroskopi utförs för att förstå olika aspekter av utfällningsprocessen. Tekniker som optisk mikroskopi, var Svepelektronmikroskopi (SEM) och röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) användes för att kemiskt karakterisera slutprodukten. Vidare har förmågan hos dessa fällningar för att täppa till porerna i en naturlig poröst medium påvisas genom en kvalitativ experiment där svampbarer användes för att efterlikna en por-nätverk med ett utbud av längdskalor. En svamp bar doppas i odlingsmedium som innehåller de bakteriella cellerna hårdnar på grund av igensättning av dess porer till följd av det kontinuerliga förfarandet enligt kemisk fällning. Detta härdade svamp bar uppvisar överlägsen styrka jämfört med en kontroll svamp bar som blir komprimerad och pressas under inverkan av en pålagd yttre belastning, medan den härdade bar kan stödja samma vikt med liten deformation.
Introduction
Sporosarcina pasteurii är en grampositiv bakterie kan överleva i starkt alkaliska miljöer (pH ~ 10) 1 och är en av de bakteriearter som kan bli en smittämnen av ett fenomen som kallas Mikrobiologiskt Induced Calcite Nederbörd (MICP) 2-4. MICP är ett förfarande varvid utfällning av kalciumkarbonat induceras av vissa mikrober under lämpliga miljöförhållanden. S. pasteurii har antagit betydelse under de senaste åren på grund av dess identifiering som ett möjligt medel för att framkalla betydande volymer av MICP under vissa förutsättningar. Denna möjlighet härrör från det faktum att S. pasteurii har en unik förmåga att utsöndra stora mängder av enzymet ureas. Detta enzym fungerar som en katalysator, främja en accelererad lys av urea (en naturligt förekommande biokemisk förening med utbredd och rikligt utbud) i närvaro av vattenmolekyler. Genom en kaskad av reaktioner, denna process ultimataly leder till generering av negativt laddade karbonatjoner. Dessa joner, i sin tur, reagera med positiva metalljoner som kalcium för att slutligen bilda utfällningar av kalciumkarbonat (kalcit); hence etiketten MICP 5-9.
Processen för MICP har varit kända och studerats under flera decennier 10,11. Under de senaste åren har MICP undersökts för ett brett spektrum av tekniska och miljömässiga tillämpningar, inklusive bottom-up grönt byggande 12, förstärkning av storskaliga strukturer 13,14 och avskiljning av koldioxid och lagring 15,16.
Till exempel, Cunnigham 17 et. al utformat en högtrycks måttlig temperatur flödesreaktor innehållande en Berea sandsten kärna. Reaktorn ympades med bakterier S. fridgidimarina och under förhållanden med superkritisk koldioxid injektion högtrycks, en massiv ansamling av biomassa inuti pore volvolymerna observerades, vilket ledde till mer än 95% reduktion i permeabilitet. Jonkers och Schlangen 18 studerade effekten av vissa särskilda bakteriestammar på självläkande process i betong. Extern vatten transporteras in i pornätverket in genom ytan porerna förväntas att aktivera vilande bakterier som i sin tur bidrar till strukturell styrka via MICP. Tobler 19 et al. har jämfört ureolytic aktiviteten hos S. pasteurii med en inhemsk grundvatten ureolytic mikrokosmos under betingelser som gynnar storskalig MCIP och fann att S. pasteurii har en konsekvent förmåga att förbättra kalcit nederbörd även när ursprungsbefolkningen saknade tidigare ureasaktivitet. Mortensen 20 et.al har studerat effekterna av yttre faktorer som jordart, koncentration av ammoniumklorid, salthalt, syrehalt och lys av celler på MICP. Deras demonstration att den biologiska reningsprocessen är mycket robust med respect till en stor variation i parameterrymden bestyrker lämplighet av denna process för olika storskaliga sanering program som tillhandahålls en riktig anrikningsprocessen för att förstärka bakterierna görs. Phillips 21 et. al utformade experiment för att studera förändringar i permeabilitet och styrka av en sand kolonn och en sandsten kärnan efter injicerades med S. pasteurii kulturer. De fann att medan genomsläppligheten minskade 2 - 4 gånger medan brotthållfastheten ökade tre gånger.
S. pasteurii och dess roll i MICP är ämnen av aktiv forskning och flera frågor som rör mekanismen för kemisk fällning fortfarande inte helt klarlagda. Mot bakgrund av detta är det mycket viktigt att ha en uppsättning konsekventa standardiserade protokoll för att noggrant kultur en lämpligt anrikad lager av S. pasteurii att uppnå MICP. Här, vi beskriva en rigorös protokoll som garanterar repeterbarhet och reproducerbarhet. denna manuscript beskriver detaljerade protokoll för odling S. pasteurii och på lämpligt sätt berika odlingsmediet för att inducera fällning. Processen undersöks genom olika mikroskopiska tekniker såsom optisk och svepelektronmikroskopi (SEM) och röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS). Fokus i manuskriptet är på processen för MICP. Rutiner som SEM och SIMS, som är väletablerade standardprotokoll, beskrivs inte separat.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
OBS: Utför experimentella protokoll i den ordning som beskrivs nedan. Bakteriekulturen protokollet diskuteras i avsnitt 1 (se även figur 1). Avsnitt 2 beskriver protokollet för att berika odlingsmediet med hjälp av externa tillsatser. Avsnitt 3 beskriver protokoll för multi-mode mikroskopi. Vikter av alla de individuella komponenterna kan mätas med användning av en analytisk våg. Volym av varje lösning kan mätas med användning av en volumetrisk cylinder.
OBS: Korrekt protokoll biosäkerhet måste följas för avsnitt 1 - 2. Kontakta institutionella säkerhetskontor för mer information.
1. Bakteriekultur
- Kultur Bakterier - agarplattamedium Förberedelse
- Montera utrustning och ingredienser såsom petriskålar, kolv, Tris-bas, HCl, agar, Millipore vatten, pH-meter etc.Sterilize alla behållare i autoklav vid 121 ° C före användning.
- Förbereda en L av 0,13 M vattenlösning av Tris-buffert genom att blanda 15,75 g Tris-bas med ett L av Millipore vatten. För att sänka pH-nivå av den ursprungliga lösningen (pH 10,4) tillsätt 2,800 pl av HCl (50% koncentration). Kontrollera kontinuerligt med hjälp av en pH-mätare för att ställa pH = 9.
- Dela upp ett L-buffertlösning i två delar enligt följande:
- Ta 800 ml av denna lösning. Dela upp det lika i två delar om 400 ml vardera. Lös upp 8 g (NH4) 2 SO4 till en lösning och 16 g jästextrakt till den andra lösningen.
- Ta de återstående (200 ml) -lösning och dela upp den igen i två delar om 100 ml vardera. Blanda 2 g (NH4) 2 SO4 till ett. Lägg 4 g jästextrakt och 4 g agar till den andra.
- Autoklav 4 lösningar separat efter inslagning respektive kolvar i Al-folie och klibba autoklav band.
OBS: Om en bänk autoklav enhet används, volymen bör sättas till 500 ml (temperatur och tryck automattiskt specificerad som en funktion av volym). - Efter att ha tagit ut dem ur autoklaven, ställa in två 400 ml lösningar åt sidan för steg 1.3.1 (nedan). Blanda de två 100 ml lösningar att ha en 200 ml lösning. Häll blandningen i 10 - 12 petriskålar.
- Odlings Bakterier - agarplatta Provberedning
- Ta bort den bakteriella lager från frysen (-80 ° C) och låt den tina. Efter upptining ordentligt, placera den bakteriella lager och agarplattan inuti en biosäkerhet huva.
- Välj mikropipett av minsta tillgängliga dimension (0,5-10 il är ett bra val) att angripa spetsen med Sporosarcina pasteurii lager. Streak en agarplatta med mikropipett spetsen. Placera streaked agarplatta inuti en icke-skakinkubator vid 31 ° C under 48 h.
- Efter 48 timmar, ta bort plattan från inkubatorn och visuellt undersöka om det finns enstaka kolonier. Om det inte finns några enstaka kolonier, sedan placera den i than inkubator för ytterligare 24 timmar.
- Upprepa processen tills enstaka kolonier upptäcks. Inte överstiga 7 dagar rättegång.
OBS: Om enstaka kolonier inte visas även efter en vecka, sedan dras slutsatsen att de åtgärder som inte har följts ordentligt och hela processen måste upprepas från steg 1.
- Kultur Bakterier - Slutprovberedning
- Blanda de två 400 ml lösningar (Tris-buffert + (NH4) 2 SO4 och Tris-buffert + jästextrakt (1.5.1) tillsammans för att erhålla en 800 ml lösning. Överför 125 ml av denna lösning i en kolv.
- Utföra en visuell undersökning av ytan på agarplattan för att identifiera regioner med hög koncentration av enstaka kolonier. Försiktigt knuffa och bryta en av kolonierna med en mikropipett spets.
- Doppa samma mikropipett spetsen i 125 ml kolv och rör om ordentligt för att se till att tillräckligt antal celler för robust multiplikation får överföras. Placera kolven i ett skakande inkubator vid 150 rpm, 30 ° C i 2 - 3 dagar. Efter 2 - 3 dagar, ta bort kolven från inkubatorn.
- Odlings Bakterier - Final Cell Count
- Utför seriespädning av den icke-utspädda kulturlösning med användning av PBS för att uppnå en utspädning på minst tio miljoner (10 -7) för att säkerställa räknebara enstaka kolonier visas. Rita sju parallella ekvidistanta linjer på en av agar-plattor.
- Gör detta genom att rita tjocka linjerna på bottenytan av petriskålen, framträdande nog att vara synlig från toppen. Drop 3 små droppar av icke-utspädd lösning i ett segment. Tillsätt 1 ml icke-utspädd lösning till 9 ml av fosfatbuffrad saltlösning (PBS) för att erhålla en 1:10 utspädning.
- Ta en liten portion (~ 0,1 ml) av detta nyligen utspädd lösning med en pipett och släppa ytterligare 3 små droppar på nästa segment. Överför nyligen utspädd lösning till en ny kolv och späddes ytterligare tio gånger (10x) genomtillsats av PBS. Detta sänker den spädning till 10 -2 eller 1: 100.
- Använda denna 1: 100 lösning i nästa segment. Upprepa detta han bearbeta med små volymer av de nyligen utspädda lösningar genom att successivt överföra dem till nya kolvar och kontinuerligt späda tiofaldigt (10x) i tandem med PBS för att få fler och mer utspädda prover från 10 -3 eller 1: 1000 hela vägen ner till 10 -7 eller 1:10 miljoner i det sista segmentet.
- Utföra kolonibildande enhet (CFU) platträkning att räkna antalet celler närvarande i agarplattan efter inkubering av plattan i 1 - 2 dagar vid 31 ° C. Detta ger ett kvantitativt mått på antalet bakterier i det outspädda provet.
OBS! CFU-värdet mäts baserat på systemets förmåga att ge upphov till kolonier på de särskilda villkor för näringsmedium, temperatur och tid förutsatt att varje koloni är separat och grundades av en enda livskraftig mikrobiell cell. - TätaPetri-skålarna med självtätande film och lagra återstående poster i kylskåp för framtida användning.
- Utför seriespädning av den icke-utspädda kulturlösning med användning av PBS för att uppnå en utspädning på minst tio miljoner (10 -7) för att säkerställa räknebara enstaka kolonier visas. Rita sju parallella ekvidistanta linjer på en av agar-plattor.
2. Protokoll för anrikning av näringsämnen att påskynda Nederbörd
- Transfer 9 ml av det beredda odlingsvätskan (celler + medium) i flera steriliserade centrifugrör, var och en av 10 ml volym.
- Bered en 100 ml stamlösning av den externa berikning bestående av fyra komponenter i följande koncentrationer i färskt medium: Urea: 2 g / L, Ammoniumklorid: 1 g / L, Natriumbikarbonat: 212 mg / L, kalciumklorid: 280 mg / L. Mät noggrant alla ingredienser med hjälp av en analytisk balans och blanda alla utom urea med färskt medium i en bägare och plats i autoklav (121 ° C, 15 psi, 15 min).
- Efter autoklav, blanda den erforderliga mängden urea (2 mg) med 1 ml färskt medium och passera genom en spruta med 0,22 um sprutfilter för att slutföra processen av anrikning.
- Tillsätt 1ml av denna anrikningsmedium med tillsatser till de steriliserade centrifugrör innehållande 9 ml av den beredda odlingsvätskan (celler + medium) (se steg 2.1).
OBS: Av alla dessa komponenter, urea är nedbrytbart vid förhöjda temperaturer, inte kan steriliseras i en autoklav. Hence, efter att de andra komponenterna har autoklaveras (121 ° C, 15 psi, 15 min), urea tillsättes sist genom ett 0,22 | j, m sprutfilter.
- Vortex varje rör noggrant med en mekanisk virvel. Placera de anrikade vätskorna (celler + medium + tillsatser) i en icke-skakinkubator vid 30 ° C. Övervaka alla enheter regelbundet för initiering av nederbörd. Med användning av ett ljusmikroskop, börjar mikroskopiska observationer gång uppkomsten av utfällning detekteras med blotta ögat. Detta är vanligtvis mellan 30 till 36 h efter starten av experimenten.
3. Protokoll för Multi-mode Mikroskopi
- Överföra en liten volym (~ 1 ml) av vätska till en hög-magnification mikroskopi kammare coverglass system för att utföra inledande observationer med ljusa fält läge. Till att börja med, startar alla observationer med lägst förstoring (4X). som erbjuder ett brett täckningsområde och därmed global information om fördelningen av fällningar.
- Välj särskilda områden med betydande mängder nederbörd och zooma in (20X, 40X, 60X) genom att successivt öka förstoringen.
OBS: Eftersom det är omöjligt att korrekt lösa cellerna från de extracellulära polymera substansen (EPS) under ljusfält (beroende på mycket nära brytningsindex), slå på fas-kontrastläge vid behov. I det här läget, bara konturerna av cellmembranen (som en annan fas än bulkkroppar) är synlig, vilket möjliggör visuell differentiering. - Slutligen, färga vissa avdelningar med Live / Dead fläcken som selektivt färgar levande komponenter som grönt medan färgning av döda komponenterna i rött. Se standardprotokoll 28 </ Sup>.
- Slå på fluorescerande läge för att korrekt skilja mellan de röda och gröna områden. Röd (röd filter kub med excitationsvåglängd av 540 till 580 nm, dikroisk spegel av 595 nm och barriärfilter av 600-660 nm) och grönt (GFP Long-pass Grönt filter kub med excitationsvåglängd av 440 till 480 nm, dikroisk spegel av 505 nm och barriärfilter av 510 nm) filter kuber används för att underlätta fluorescerande mikrografer.
- När alla multi-mode data har samlats in, välja ut de bästa bilderna och manuellt overlay (individuell ljusfält, faskontrast och fluorescerande bilder) för att uppnå bästa möjliga kontrast och skärpa.
- Utför SEM på de torkade fasta prover för att förstå kristallstrukturer. Detta är en väletablerad och standardförfarande. 22 Utför XPS för att identifiera kemiska signaturer av funktionella grupper (karbonater). Detta är en väletablerad och standardförfarande som också. 23
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
S. pasteurii vara en alkaliphile 24 kan överleva relativt svåra förhållanden. När det ovan nämnda odlingsprotokoll följs, och S. pasteurii odlas inuti en kammare, bakterierna leder till utfällning av kalciumkarbonat med tiden (figur 2A). Figur 2 (b) visar ett faskontrast optisk mikroskopisk bild av den bakteriella cellpopulationen inom odlingsmediet. Individuella celler kan klart skiljas, med stavliknande former är karaktäristiska för den bacill klassen av bakterier ganska uppenbara. Små bruna pilar har använts för att specifikt belysa två individuella celler. Utfällningen av kalciumkarbonat sker över en period av flera dagar. Figur 2A visar hur fällningarna slå sig ner på botten av ett centrifugrör. Detta kan livligt ses med blotta ögat som ett vitaktigt pulver sitter under vätskemedium meden skarp kontrast i färg i motsats till den gulaktig vätska. Den gulaktiga vätskan innehåller bakterier suspenderade i deras odlingsmedium. De vita fällningarna uppsamlades och torkades och senare avbildas med SEM (figur 2C).
I figur 3A, de väldefinierade spaltlinjer, ett kännetecken av kristallinitet, kan lätt identifieras. Figur 3B visar XPS diagram för samma prov för karakterisering. Toppar motsvarande karbonatgrupper pin-point förekomsten av kalciumkarbonat. Således, Figur 3A och B tillsammans slutgiltigt bevisa generering av kalcit som utfällda kemikalie.
En kvalitativ experiment genomfördes för att bedöma förmågan hos MICP att ändra egenskaperna för porösa medier. För detta ändamål utförde vi ett experiment som involverar svampar som förväntas efterlikna en porösmedium med ett område av längdskalor av porstrukturer, som återfinnes i en typisk naturlig struktur. En svamp bar (Mr Clean, P & G) doppades i en lösning av S. pasteurii under en period av 7 dagar och sedan torkas. Svampen efter lång exponering för MICP processen härdade och visas förbättrad tryckhållfasthet. Detta visas i figur 4 Svampen, före nedsänkning (kontroll fallet), visade signifikant kompression när den utsätts för en 1 kg vikt (Figur 4A - B).. Å andra sidan, efter att ha utsatts för nedsänkning i S. pasteurii lösning, drabbades den portilltäppande på grund av den resulterande kalcit nederbörd. Detta ledde till en massiv ökning i styrka till följd av en överbryggning av porutrymmena och därefter möjlig baren för att stödja ett kg last utan att signifikant kompression (Figur 4C - D).
En semi-kvantitativ idéom härdningsprocessen kan vinnas genom mätningarna höjd laddade bar. Den ursprungliga svampen provet är ett rektangulär stång med en höjd av 4,5 cm. Avböjningen av kontrollprovet, mycket nära den punkt för tillämpning av last, är cirka 1,6 cm. I fallet med de behandlade provet, minskar avböjningen till 0,6 cm. Ytterligare rigorös kvantifiering av härdningsprocessen är också möjligt. Till exempel har en mekanistisk förklaring till denna process i form av ökad skjuvhållfasthet, topp deviatoric stress och dilatans vinklar föreslagits av Tagliaferri 25 et. al genom röntgen och digital bild korrelation.
Figur 1. Översikt över hela kultur protokollet representerade som en algoritmisk Schematisk. Till att börja med Tris-buffert och agarlösning är poured i en petriskål. Gång agarplatta är klar, är det strimmor med en spets infekterad med bakterierna. Den strimmiga plattan inkuberas växa enstaka kolonier. En av de enskilda kolonierna överförs till en media kolv och odlades igen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2. Celler och fällningarna (A) Cellerna i odlingsmediet begränsas i ett centrifugrör leda till klara observer kemisk fällning (efter 5 - 7 dagar). Som slår sig ner i botten och är synlig för blotta ögat. (B) Population av bakterier immobiliserade på en yta ses under faskontrast. Enskilda stavformade celler (bacilli, märkt Sp) kan ses tydligt (ett par av dem markerade med pilar). (C) SEM-bild av den vita fällningen som visar båda cellerna (SP) och kristaller (CC). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3. The Crystals och deras karakterisering. (A) svepelektronmikroskopbild av den torkade fällningen. Enskilda kristaller och tillhörande klyvningslinjer syns tydligt. (B) Röntgenfoto-elektronspektroskopi (XPS) diagram över den kemiska fällningen; masspektrometri toppar motsvarande karbonat funktionell grupp förstärka möjligheten att förekomsten av kalcit. Klicka här för att VIew en större version av denna siffra.
Figur 4. En Semi-kvantitativ Experiment med Sponge barer som serverar som Prototype porösa material. (A) och (B) är färska torra proverna inte doppade. (C) och (D) är våta prover dränkta i en lösning av medium och celler; de uppvisar en betydande ökning av material motstånd på grund av portilltäppande följd av kalcit utfällning som ses här från reducerad kompression under inverkan av en konstant vikt. Obehandlade prover är naturligt porösa och lida massiv minskning i volym när den utsätts för en 1 kg vikt. Porerna pressa ut luften och kontrakt, vilket leder till en total minskning i storlek. Å andra sidan har det behandlade provet på konstgjord väg fått en betydande mängd av styvhet på grund av portilltäppande. Det visar en markant förbättring i styrka när den stöder bekvämt samma belastning utan komprimering. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Kritiska steg: Detta manuskript beskriver i detalj protokollen för odling av en livskraftig prov av S. pasteurii. När kulturen har readied, måste det vara lämpligt berikas. Detta är ett viktigt steg avgörande för framgången av försöket eftersom en underlåtenhet att tillhandahålla den rätta kemiska miljön leder till antingen mycket långa tidsskalor av nederbörd eller en fullständig brist på sådan. S. pasteurii är ganska känslig för flera externa organ och måste odlas med en hög grad av noggrannhet och precision för att säkerställa biokemisk stabilitet och repeterbarhet. Omfattningen och doseringen av anrikning är nu känt att diktera den kemiska naturen av nederbörd och följaktligen måste regleras noggrant samt.
Ändringar / Felsökning: Flera aspekter kan modifieras med lite variation i slutresultat. Plattspridning behöver inte utföras per den teknik som beskrivits ovan (serieutspädning per the Miles Misra Method). Här har serieutspädning utförts på en enda agarplatta genom att dela in den i sju regioner av ackord som dras på dess bottenyta. Detta är inte obligatoriskt. Det är också en vanlig praxis att använda en hel agarplatta för en viss spädning genom att bereda en spridningsplatta. Seriespädning utförs på en serie på varandra följande spridningsplattor och en med en uppräknelig antal enstaka kolonier (20 - 200) väljs för den slutliga beräkningen. Någon av de olika andra cellräkningstekniker kan appliceras även här. Mikroskopi kan mycket väl utföras med enkla täckglas eller diabilder. En kammarenheten är inte alls obligatorisk.
Ibland kan bakterierna misslyckas med att bilda fällningar. Det är användbart för att överföra en liten mängd av den frysta kulturen in i ett vätskemedium först. Strimmor kan utföras efter tillväxt har skett i den flytande första.
Begränsningar: Detta är en långsam teknik med en number av steg, en som leder till en annan. Det finns betydande möjligheter för kontaminering, korskontaminering och andra kulturella defekter på alla steg. Intensiv vård måste upprätthållas hela tiden. I närheten av 180 mg av fällning bildas per ml odlingslösning.
Betydelse: Den nuvarande protokollet beskriver i detalj alla nödvändiga åtgärder för att se till att en kultur av bakterien S. pasteurii troget fällningar kalcit under påverkan av externt tillsatta anrikningar. Även kulturen i denna bakterie i sig är ett väletablerat protokoll, hela processen med anrikning och kvantifiering inte. Denna fråga har tagits upp här.
Framtida tillämpningar: Det kan vara möjligt att på lämpligt sätt modulera denna bakterie att fälla på olika sätt som i sin tur kan vara konstruerad för att olika applikationer beroende på vilken typ av fällningar. Det har tidigare nämnts att detexisterar flera okända med avseende på MICP involverar S. pasteurii. Några av dessa okända inkluderar roll aggregerade dynamik S. pasteurii i MICP processen roll mikromiljö 26,27 såsom effekten av porösa medier och vätskeflöde. Ett standardiserat protokoll kan utvecklas som garanterar snabb utfällning med en tydlig möjlighet för att utföra korrekt multi-mode mikroskopi.
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).
