Fabrication d'un fonctionnalisés magnétique bactérienne nanocellulose avec oxyde de fer Nanoparticules
Summary
Here, we present a protocol to make a bacterial nanocellulose (BNC) magnetic for applications in damaged blood vessel reconstruction. The BNC was synthesized by G. xylinus strain. On the other hand, magnetization of the BNC was realized through in situ precipitation of Fe2+ and Fe3+ ferrous ions inside the BNC mesh.
Abstract
Dans cette étude, nanocellulose bactérienne (BNC) produite par la bactérie Gluconacetobacter xylinus est synthétisé in situ et on l' imprègne avec des nanoparticules d'oxyde de fer (Fe) (IONP 3 O 4) pour donner une nanocellulose bactérienne magnétique (MBNC). La synthèse de MBNC est un processus à plusieurs étapes précises et spécialement conçu. En bref, la nanocellulose bactérienne (BNC) pellicules sont formées à partir préservé G. souche xylinus selon nos exigences expérimentales de la taille et de la morphologie. Une solution de fer (III) hexahydraté (FeCl 3 · 6H 2 O) et de fer (II) tétrahydrate de chlorure (FeCl 2 · 4H 2 O) avec un ratio de 2: 1 molaire est préparé et dilué dans de l' eau de haute pureté désoxygéné. Une pellicule BNC est ensuite introduit dans le récipient avec les réactifs. Ce mélange est agité et chauffé à 80 ° C dans un bain d'huile de silicone et de l'hydroxyde d'ammonium (14%) est ensuite ajouté en laissant tomber pour précipiter leferreux ions dans la maille BNC. Cette dernière étape permet de former dans des nanoparticules de magnétite in situ (Fe 3 O 4) dans le treillis nanocellulose bactérien pour conférer des propriétés magnétiques à pellicule BNC. Une analyse toxicologique a été utilisé pour évaluer la biocompatibilité du BNC IONP pelliculaire. Le polyéthylène glycol (PEG) a été utilisé pour couvrir les IONPs afin d'améliorer leur biocompatibilité. La microscopie électronique à balayage (MEB) a montré que le IONP étaient situés de préférence dans la fibrille entrelacer les espaces de la matrice BNC, mais certains d'entre eux ont également été trouvées le long des rubans BNC. mesures de microscope de force magnétiques effectuées sur le MBNC détecté les domaines magnétiques de présence avec le champ magnétique de haute intensité et faible, ce qui confirme la nature magnétique de la pellicule MBNC. module les valeurs des jeunes obtenus dans ce travail sont également en accord raisonnable avec celles rapportées pour plusieurs vaisseaux sanguins dans les études précédentes.
Introduction
La nanocellulose bactérienne (BNC) est synthétisé par Acetobacter souche xylinum, également connu sous le nom Gluconacetobacter xylinus, et déposé sous la forme de films ou de pellicules sur l'interface air-liquide pendant la culture stationnaire. Ces pellicules BNC adoptent la forme du conteneur dans lequel elles sont cultivées, et leur épaisseur dépend du nombre de jours de culture. A. xylinus utilise le glucose dans le milieu de synthèse des microfibrilles de cellulose par un procédé de polymérisation et la cristallisation ultérieure. La polymérisation des résidus de glucose est effectuée à la membrane bactérienne extracellulaire, où les chaînes de glycane sont extrudés à partir des pores individuels répartis sur l'enveloppe de la cellule. La cristallisation des microfibrilles de cellulose se produit dans l'espace extracellulaire à la formation de feuilles à chaîne glycane par van der Waals , suivie par l' empilement des feuilles par liaison H 1.
Aimantnanoparticules iques intégrées à une matrice BNC peuvent être manipulés facilement par un champ magnétique externe afin d'augmenter la force nécessaire pour diriger et limiter les cellules musculaires lisses (CML) contenant des nanoparticules magnétiques, sur le site endommagé de la paroi artérielle. Cette stratégie maintient le CML loin des autres tissus, et détient les cellules en place contre la force exercée par le flux sanguin. Il a été démontré que les CML jouent un rôle important dans la vasoelasticity du vaisseau sanguin, où ils forment des couches abondantes situées principalement dans la média 2.
Le procédé utilisé pour la synthèse de MBNC comporte pelliculaire BNC immergée et agitée dans une solution de fer (III) hexahydraté et de fer (II) tétrahydraté à 80 ° C. L'hydroxyde d'ammonium est ajoutée pour former des nanoparticules d'oxyde de fer à l'intérieur de la maille BNC. L'addition d'hydroxyde d'ammonium change la couleur de la solution de l'orangé au noir. Le compact IONPs ensemble le long de la fibrille BNCs avec une distribution non uniforme.
Ce protocole met l'accent sur la conception d'une nanoparticule pellicule bactérienne nanocellulose magnétique, que nous avons nommé nanocellulose bactérienne magnétique (MBNC), qui vise à utiliser comme substitut manquants, les vaisseaux sanguins de petit diamètre endommagés ou blessés. HS Barud et ses collègues ont récemment publié un travail similaire pour produire un papier magnétique flexible à base de BNC en mélangeant dans une BNC pellicules dispersion aqueuse stable de PEG et superparamagnétiques nanoparticules d'oxyde de fer 3. Ici, nous décrivons la production de cellulose bactérienne et son imprégnation in situ avec des nanoparticules magnétiques. Un test de cytotoxicité sur la base de la détection de ruptures de brins d'ADN simple a été utilisé pour tester la biocompatibilité des pellicules BNC et MBNC.
Protocol
Representative Results
Discussion
L'épaisseur et la taille de la pellicule BNC peuvent être facilement manipulées en modifiant le temps d'incubation et la taille du récipient dans lequel elle est cultivée pendant la culture statique. Les micropropriétés du BNC, tels que la porosité, peuvent être modifiés en changeant le rapport de l'oxygène dans la culture statique. Des concentrations plus élevées d'oxygène donnent plus difficile BNC 11. A. Bodin et ses collaborateurs ont produit des tubes de type BNC , avec une …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was funded by Department of Defense under contract No. W81XWH-11-2-0067
Materials
| Glucoacetobacter Xylinus | ATCC | 700178 | |
| Agar | Sigma Aldrich | A1296-500G | |
| D-Mannitol Bioxtra | Sigma Aldrich | M9546-250G | |
| Yeast Extract | BD Biosciences | 212750 | |
| Bacteriological Peptone | Sigma Aldrich | P0556 | |
| Sodium Hydroxide, 50% Solution In Water | Sigma Aldrich | 158127-100G | |
| Iron(III) Chloride Hexahydrate | Sigma Aldrich | 236489-100G | |
| Ammonium Hydroxide | Macron Fine Chemicals | 6665-46 | |
| Poly(Ethylene Glycol), Average Mn 400 | Sigma Aldrich | 202398-250G | |
| Iron (II) chloride tetrahydrate | Sigma Aldrich | 44939-250G | |
| Disposable petri dish | Sigma Aldrich | BR452000 | |
| Disposable Inoculating Loop | Fisher Scientific | 22-363-604 | |
| Anhydrous Calcium Sulfate | W.A. Hammond Drierite | 13001 | |
| High vacuum grease | Sigma Aldrich | Z273554-1EA | |
| Laboratory pipetting needle with 90° blunt ends | Sigma Aldrich | CAD7937-12EA | |
| pH test strips | Sigma Aldrich | P4786-100EA | |
| Round-bottom three neck angle type distilling flask | Sigma-Aldrich | CLS4965250 | |
| Silicone oil for oil baths | Sigma-Aldrich | 85409-250ML | |
| Drying Tube | Chemglass | CG-1295-01 | |
| Septum Stopper, Sleeve Type | Chemglass | CG-3022-98 | |
| Magnetic stir bar | Chemglass | CG-2001-05 | |
| Condenser | Chemglass | CG-1218-01 | |
| Temperature Controller | BriskHeat | SDC120JC-A | |
| Stirring Hotplate | Fisher Scientific | 11-100-49SH | |
| Comet Assay Kit | Trevigen | 4250-050-K | |
| SYBR Gold Nucleic Acid Gel Stain | Life Technologies | S-11494 | |
| bio-AFM | JPK Instruments | NanoWizard 4a BioScience AFM | |
| Nanoindenter | Micro Materials Ltd | Multi-module mechanical tester | |
| Scanning electron microscopy (SEM) | Hitachi High Technologies America | Hitachi S-4800 | |
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