Caratterizzazione di trasporto dell'elettrone attraverso biofilm vivente

Matthew Yates; Sarah Strycharz-Glaven; Joel Golden; Jared Roy; Stanislav Tsoi; Jeffrey Erickson; Mohamed El-Naggar; Scott Calabrese Barton; Leonard Tender

doi:10.3791/54671

È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.

Articolo metodologico

Caratterizzazione di trasporto dell'elettrone attraverso biofilm vivente

8.3K visualizzazioni

⸱

DOI:

10.3791/54671

⸱

1 giugno 2018

Matthew Yates¹ , Sarah Strycharz-Glaven¹ , Joel Golden¹ , Jared Roy¹^,² , Stanislav Tsoi³ , Jeffrey Erickson¹ , Mohamed El-Naggar⁴ , Scott Calabrese Barton⁵ , Leonard Tender¹

¹Center for Bio/Molecular Science and Engineering, Naval Research Laboratory, ²George Mason University, ³Chemistry Division, Naval Research Laboratory, ⁴Departments of Physics, Biological Sciences, and Chemistry, University of Southern California, ⁵Department of Chemical Engineering and Materials Science, Michigan State University

In questo articolo

Sommario

Un protocollo per la misurazione di conduttività elettrica di biofilm microbici viventi in condizioni fisiologicamente rilevanti è presentato.

Abstract

Qui dimostriamo che il metodo di gating elettrochimico utilizzato per caratterizzare la conduttività elettrica di biofilm microbici elettrodo-coltivate in condizioni fisiologicamente rilevanti. ¹ queste misurazioni vengono eseguite su biofilm vivente in mezzo acquoso utilizzando origine e scarico elettrodi modellati su una superficie di vetro in una configurazione specializzata indicata come un array di elettrodi interdigitating (IDA). Un biofilm è coltivato che si estende attraverso il gap che collega la fonte e scolo. I potenziali sono applicati agli elettrodi (E_S ed E_D) generando una corrente di fonte-scarico (I_SD) attraverso il biofilm tra gli elettrodi. La dipendenza della conducibilità elettrica sul potenziale del cancello (la media delle potenzialità di source e drain, E_G = [E_D + E_S] / 2) è determinata sistematicamente cambiando il cancello potenziale e misurando il conseguente drenaggio di origine corrente. La dipendenza della conducibilità sul cancello potenziale fornisce meccanicistici informazioni sul processo di trasporto extracellulare dell'elettrone sottostante la conduttività elettrica del biofilm specifico sotto inchiesta. Il metodo di misurazione gating elettrochimico qui descritto si basa direttamente su quello utilizzato dal M. S. Wrighton²^,³ e colleghi e R. W. Murray⁴^,⁵^,⁶ e colleghi in il 1980 è indagare su polimeri conduttivi a film sottile.

Introduzione

Extracellulare di trasporto dell'elettrone (EET) è un processo che consente alcuni microrganismi per il trasporto di elettroni tra processi metabolici intracellulari e insolubile accettori o donatori che risiedono all'esterno della cella, che vanno da minerali naturali per elettrodi. In alcuni casi, EET consente microrganismi formare elettricamente conduttivo della multi-cellula spesse biofilm su superfici di elettrodo, in cui le cellule non a diretto contatto con l'elettrodo possono utilizzare ancora come un ricettore dell'elettrone metabolica o donatore. C'è un notevole interesse in tali biofilm come catalizzatori di elettrodo per varie applicazioni, come elettrosin....