Синтезирующий вольфрамата натрия и натрия молибдата микрокапсул через бактериальный выделение минеральных веществ

Общая цель этого эксперимента — продемонстрировать новые методы создания полых сферических структур из оксидных материалов с использованием грамотрицательных бактерий. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области бионаноматериалов, показав, как с помощью бактерий может быть сформирован наногранульный материал оксида металла в микрокапсуле. Основное преимущество этой техники заключается в том, что она экологически безопасна и имеет потенциал для массового производства.

Взвесьте восемь граммов порошка бульона LB Lennox и поместите его в лабораторную бутылку объемом 500 миллилитров с 400 миллилитрами воды. Далее добавьте магнитную тефлоновую мешалку и перемешивайте содержимое в течение 20 минут. Плотно закупорьте бульон крышкой и автоклавируйте содержимое при температуре 120 градусов Цельсия на 10 минут.

Дайте раствору остыть до комнатной температуры, а затем с помощью пипетки распределите 12,5 миллилитров бульона в восемь 15-миллилитровых центрифужных пробирок. Разлейте оставшийся бульон по трем 100-миллилитровым лабораторным бутылкам, плотно закупорьте три бутылки и храните их в шкафу для биобезопасности. Затем достаньте криоконсервированный запас водорослей Shewanella из хранилища.

Затем в шкафу биобезопасности с помощью шпателя из нержавеющей стали удалите один миллилитр замороженного материала из пробирки для хранения и поместите его в одну из 12,5-миллилитровых аликвот, содержащих бульон LB Lennox. Поместите образец в инкубатор с температурой 37 градусов Цельсия и инкубируйте культуру в течение 24 часов. Далее подготавливаем пластины агара.

Растворите две таблетки LB Lennox Broth с агаром в бутылке объемом 100 миллилитров, содержащей 100 миллилитров воды. С помощью мешалки перемешивайте содержимое в течение 20 минут, а затем плотно закройте крышкой. После автоклавирования внесите по 20 миллилитров в каждую из четырех чашек Петри.

Дайте раствору остыть до комнатной температуры в вытяжке. А затем накрываем тарелки. Наклейте на три бутылки, приготовленные из 100 миллилитров бульона LB Lennox, номер один, номер два и номер три.

Пипеткой внесите 0,1 миллилитра полученной бактериальной культуры в одну бутылку. Закройте бутылку крышкой и покачивайте ее рукой в течение одной минуты, чтобы получить однородный раствор. Далее пипеткой капаем 0,1 миллилитра из бутылки номер один в бутылку номер два.

Снова закройте бутылку крышкой и покачивайте ее рукой в течение одной минуты. Выполните последнее разведение, пипетируя 0,1 миллилитра из флакона номер два в флакон номер три. Закройте бутылку крышкой и встряхивайте ее рукой в течение одной минуты.

А затем направьте пипеткой по 20 микролитров раствора на каждую из четырех чашек Петри. Затем поместите четыре автоклавные стеклянные бусины диаметром три миллиметра в каждую из чашек Петри. Закройте крышки чашек Петри и встряхивайте их вручную в течение одной минуты.

Когда закончите, переверните чашки Петри вверх дном и инкубируйте пластины в инкубаторе с температурой 37 градусов Цельсия в течение 24 часов. С помощью шпателя из нержавеющей стали извлеките полученные моноклональные бактерии из четырех чашек Петри и поместите их в оставшиеся семь пробирок, содержащих 12,5 миллилитров бульона LB Lennox. Оставьте пробирки в инкубаторе с температурой 37 градусов Цельсия на 24 часа, а затем выберите ту, которая с наибольшим рассеянием света с помощью визуального колориметрического метода.

Поместите 10 граммов бульона LB Lennox, 10 граммов хлорида натрия и 10 граммов глюкозы в лабораторную бутылку объемом 500 миллилитров. Затем добавляйте воду до тех пор, пока объем не достигнет 450 миллилитров. Добавьте тефлоновый батончик и помешивайте 20 минут.

После смешивания заквашивайте этот раствор при температуре 120 градусов Цельсия в течение 10 минут. Далее отмерьте 16,5 граммов дигидрата вольфрамата натрия и поместите его в бутылку объемом 100 миллилитров. Добавляйте воду до тех пор, пока объем не достигнет 50 миллилитров.

Добавьте тефлоновую мешалку и помешивайте раствор в течение 20 минут. Концентрация растворителя в вольфрамате натрия должна быть высокой, чтобы обеспечить сферическую форму микрокапсулы, но не слишком высокой, чтобы убить бактерии. После автоклавирования отфильтруйте раствор через стекловолоконный фильтр с порами в один микрон, чтобы получить фильтрат.

Налейте фильтрат вручную в 450 миллилитровую бутылку с бульоном LB Lennox, содержащим глюкозу и соль. Затем разложите полученный раствор по 10, 50 миллилитровым центрифужным пробиркам. Извлеките культуру, содержащую моноклональные бактерии, и добавьте ее по 50 микролитров в каждую из 10-50-миллилитровых центрифужных пробирок, содержащих среду вольфрамата натрия.

Инкубируйте 10 пробирок в инкубаторе при температуре 37 градусов Цельсия в течение 120 часов. После инкубации поместите каждую из трубок в ультразвуковой аппарат и обрабатывайте клетки ультразвуком на частоте 20 килогерц мощностью 150 Вт в течение одного часа. Центрифугируйте пробирки.

А затем удалите прозрачную жидкость с помощью пипетки. Далее добавляем воду. А затем провести ультразвуковую обработку и центрифугирование трубок еще раз.

После второго центрирования удалите прозрачную жидкость из пробирок с помощью пипетки. Затем добавьте 35 миллилитров 99,8%-ного этанола и снова обработайте образцы ультразвуком. Промойте минералы, центрифугируя их, добавив спирт и просив образец ультразвуком еще раз.

Затем удалите прозрачную жидкость из пробирок с помощью пипетки и сразу же закройте пробирки, не пересушивая образец. На этом снимке SEM показана сломанная полая оболочка, изготовленная из вольфрамата натрия, который был выведен водорослями Shewanella с использованием глюкозы в качестве источника углерода. Гранулы диаметром от 40 до 60 нанометров свисают снаружи оболочки.

Сама оболочка изготовлена из гранул диаметром примерно 22 нанометра. При уменьшении масштаба можно увидеть отношение длины к диаметру этих полых оболочек. Эти сферические оболочки имеют отношение длины к диаметру один к одному и были получены с использованием высокой концентрации оксианионов металлов более 100 миллимоляров в питательных средах.

Уменьшая концентрацию оксианионов в культуральной среде примерно до 20 миллимоляров, бактерии получают оболочки из вольфрамата натрия с соотношением длины к диаметру три к одному. После своего развития эта методика помогает исследователю в области бионанотехнологий изучить возможность создания микроструктуры в виде микрокапсулы из материала оксида металла с помощью грамотрицательных бактерий.