Caracterizar el transporte de electrones a través de Biofilms de vida

Resumen

Se presenta un protocolo para la medición de conductividad eléctrica de biofilms microbianos vivos en condiciones fisiológicamente relevantes.

Resumen

Aquí se demuestra el método de bloquear electroquímico utilizado para caracterizar la conductividad eléctrica de biofilms microbianos electrodo crecido en condiciones fisiológicamente relevantes. ¹ estas mediciones se realizan en vida biofilms en medio acuoso utilizando fuente y drenan electrodos en una superficie de vidrio en una configuración especializada que se refiere a como una matriz de electrodos interdigitados (IDA). Una biopelícula se cultiva que se extiende a través de la brecha que conecta la fuente y drenaje. Potenciales se aplicación a los electrodos (E_S y E_D) generando una corriente de drenaje de la fuente (I_SD) a través de la biopelícula entre los electrodos. La dependencia de la conductividad eléctrica en potencial de la puerta (la media de los potenciales de fuente y drenaje, E_G = [a_D E_S] / 2) se determina sistemáticamente cambiar la puerta potencial y midiendo la fuente resultante de cerebros actual. La dependencia de la conductividad en la puerta de posibles informaciones mecanicista sobre el proceso de transporte de electrones extracelular subyacente a la conductividad eléctrica de la biopelícula específica bajo investigación. El método electroquímico de medición bloquea aquí descrito se basa en que utilizada por M. S. Wrighton^2,3 y R. W. Murray^4,5,6 y colegas, colegas de 1980 s para investigar polímeros conductores de película delgada.

Introducción

Transporte de electrones extracelular (EET) es un proceso que permite a ciertos microorganismos para el transporte de electrones entre los procesos metabólicos intracelulares y aceptadores del electrón insoluble o donantes que residen fuera de la célula, que van desde minerales naturales a electrodos. En algunos casos, EET permite microorganismos formar eléctricamente conductores múltiples de la célula densamente biofilms en la superficie de los electrodos, en el que células no en contacto directo con el electrodo pueden todavía utilizarlo como aceptor de electrones metabólica o donante. Hay interés considerable en tales biofilms como catalizadores de electrodos para ....

Protocolo

1. preparación de microelectrodo interdigitados arsenal (IDA)

1. Obtener IDA comercialmente disponible electrodos patrón sobre un sustrato no conductor o sintetizar usando métodos estándar de litografía. ²⁸
   Nota: Dimensiones de IDA o materiales pueden variar basado en las condiciones deseadas para diversos experimentos. IDAs utilizan aquí fueron obtenidos comercialmente y consistió en dos microelectrodos oro interdigitados en un sustrato de vidrio conectado a electrodos grandes en los extremos opuestos de la matriz. Los electrodos están expuestos mientras que las líneas de autobús conectan los electrodos a las almohadillas de contacto....

Resultados

IDAs se atado con alambre, aisladas y probadas para asegurar que los dos electrodos estaban eléctricamente aislados entre sí (figura 1). Reactores se montado, inoculados con g. sulfurreducensy se incubaron hasta un biofilm tendido un puente sobre el boquete entre los electrodos. El biofilm de g. sulfurreducens se aprecia visualmente para cubrir la matriz. Otros biofilms pueden requerir el investigador hacer un bloquea medidas electroquímicas.......

Discusión

Durante la instalación de la IDA, es fundamental para probar que la fuente y el dren no son pone en cortocircuito juntos antes medidas electroquímicas bloquea, ya que esto alterará el_SD vs curva de E_G y podría conducir a interpretaciones y resultados erróneos. También es fundamental para seleccionar V_SD y v tal que la corriente es linealmente dependiente en V_SD e independiente de v. Si este no es el caso, las ecuaciones descritas anteriormente no pueden ser utilizadas para calc.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
IDAs	CH Instruments	012125	Fabricado por ALS-Japan; vendido por CH Instruments
Alambre	Digikey	W7-ND
Epoxi de plata conductora	Ciencias de la microscopía electrónica	12670-EE
			Compuesto ignífugo Scotchast
15 mL tubo de centrífuga cónico	VWR	89004-368
Aguja de 21 g	VWR	BD-305165
Puntas de pipeta de 5 mL	VWR	82018-842
Pipeta de 5 ml	VWR	89079-976
Componentes del medio de agua dulce	Sigma Aldrich	Todos los productos químicos
Cloruro
Fosfato de sodio monobásico
Bicarbonato
Componentes del medio de agua de mar artificial	Sigma Aldrich	Todos los productos químicos
Cloruro de
Cloruro de magnesio hexahidratado
Sulfato de magnesio heptahidratado
Cloruro
Bicarbonato
Cloruro de calcio dihidratado
Cloruro
Fosfato de potasio dibásico
Ag/AgCl electrodo de referencia Basi		MF-2079
Contraelectrodo de varilla de grafito	Ciencias de la microscopía electrónica	70230
Baño de agua recirculante	Thermo Scientific	152-5256
Bipotenciostato	Instrumentos de pino	WD-20	http://www.voltammetry.net/pine/aftermath/user
Barras agitadoras	VWR	58947-114
G. sulfurreducens cultivo	ATCC	51573
Reactor encamisado	Pine Instruments	RRPG085

Material aislante 3M 2131-B de laboratorio estándar de amoniode sodio de laboratorio estándar sodio de potasio de sodio de amonio