Superficie di misurazione potenziale di batteri Utilizzando Kelvin Probe microscopia a forza

Summary

Qui, presentiamo un protocollo che spiega l'uso della microscopia a forza della sonda Kelvin come strumento per generare mappe di potenziale di superficie su scala nanometrica ad alta risoluzione. Questo strumento è stato applicato per valutare il ruolo del potenziale di superficie sulla capacità di legame dei microrganismi sulle superfici del substrato.

Abstract

Potenziale di superficie è una caratteristica fisica comunemente trascurato che gioca un ruolo dominante nella adesione di microrganismi sul supporto, superfici. Kelvin microscopia a forza sonda (KPFM) è un modulo di microscopia a forza atomica (AFM), che misura la differenza di potenziale contatto tra le superfici a scala nanometrica. La combinazione di KPFM con AFM consente la generazione simultanea di potenziale di superficie e le mappe topografiche di campioni biologici come le cellule batteriche. Qui, ci avvaliamo di KPFM per esaminare gli effetti del potenziale di superficie su adesione microbica di superfici medicalmente rilevanti quali acciaio e oro. Potenziali mappe superficiali hanno rivelato differenze nel potenziale di superficie per membrane microbiche su diversi supporti materiali. Un grafico step-altezza è stato generato per mostrare la differenza di potenziale di superficie in una zona di confine tra la superficie del substrato e microrganismi. Variazioni cellulare potenziale di superficie di membrana sono stati collegati con il cambiamentos nel metabolismo e la motilità cellulare. Pertanto, KPFM rappresenta un potente strumento che può essere utilizzato per esaminare le variazioni di potenziale di superficie della membrana microbica su aderenza a varie superfici del substrato. In questo studio, dimostriamo la procedura per caratterizzare il potenziale superficie delle singole celle Staphylococcus aureus meticillino-resistenti USA100 su acciaio e oro con KPFM.

Introduction

I biofilm prodotto sulle superfici attrezzature e nelle ferite cutanee rappresentano un problema per l'industria medica come biofilm sono recalcitranti alla rimozione e può portare a un aumento dei tassi di trasmissione di malattie e la resistenza antimicrobica. Attachment è il primo passo nella formazione di biofilm e è la fase più critica a causa della sua reversibilità ^1-3. Caratteristiche della superficie del substrato svolgono un ruolo cruciale sull'attaccamento microbica. Fattori quali la durezza superficiale, porosità, rugosità, e idrofobicità hanno dimostrato di effettuare attaccamento microbica; Tuttavia, poche ricerche esaminare il ruolo ....

Protocol

1. Preparazione di cristalleria e culture

1. Prima di procedere con questo esperimento, preparare agar sangue 5% di pecora (SBA) piastre per coltivazione MRSA. Incubare le piastre SBA per 24 ore a 37 ° C. Dopo questo periodo, singoli, colonie ben isolate dovrebbero essere presenti per essere utilizzato per le successive vaccinazioni in mezzi liquidi. Conservare striato piastre SBA con singole colonie a 4 ° C per 1 - 2 mesi.
   NOTA: piastre di agar sangue di pecora sono disponibili in confezioni precostituiti contenenti da 20 - 25 piastre base al produttore, e tipicamente costituiti da una base di soia agar Tryptic con l'aggiunta di 5% w / v di sangue....

Results

La capacità di misurare SP utilizzando KPFM si basa sul principio che sia la superficie del campione e punta cantilever conduttivo sono in una certa misura. Acciaio e oro agito come superfici conduttive cui MRSA sono stati attaccati. KPFM immagini sono state prese di 15 celle MRSA su entrambe le superfici con 512 x 512 risoluzioni, e con aree di scansione da 5 x 5 micron a 10 x 10 micron. La scansione è stata effettuata con velocità di linea vanno da 0,02 linee / sec a 0,05 linee / sec. Pertanto, con 512 punti di dati r.......

Discussion

KPFM è stato impiegato come una tecnica innovativa per ottenere dati elettrici di superficie. È stato comunemente usato come metodo per l'esame distribuzione di carica in chimica ed è solo recentemente iniziato da applicare per lo studio di sistemi biologici della micro e nano-scale. Dai dati raccolti abbiamo scoperto che i microbi non sembrano collegare facilmente per pulire le superfici in acciaio inox e oro, anche dopo 3 ore di incubazione statica. Superfici funzionalizzate Poly-L-lisina mostrato attacco rapido m.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Microscopio a forza atomica 5500ILM	Agilent Technologies	#N9435S
Dischi per campioni in metallo AFM/STM	TED PELLA, INC.	#16219	Dischi campione in acciaio inossidabile Sonde
SPM conduttive DPE (a basso rumore)	Mikromasch	#HQ:DPE-XSC11	Ci sono 4 cantilever rivestiti in Pt per chip. Abbiamo utilizzato il cantilever B per gli esperimenti.
PELCO Dischi campione in metallo AFM/STM rivestiti in oro	TED PELLA, INC.	#16218-G	Dischi campione d'oro Software
PicoView	Agilent Technologies	#N9797B	5500ILM Software di imaging per microscopio a forza atomica
Pico Image Software (Pico Image Basic)	Agilent Technologies	#N9797AU-1FP	5500 ILM Software di elaborazione post-immagine per microscopio a forza atomica ILM
Scilogex D3024 Microcentrifuga ad alta velocità	Thomas Scientific	#91201513	Centrifuga utilizzata nelle fasi di lavaggio delle cellule per separare le cellule (pellet) dal terreno
Tripticasi Agar di soia con il 5% di sangue di pecora	BD	#221261	Piastre preconfezionate
Brodo di soia triptico	BD	#257107	Viene fornito sotto forma di polvere secca. Istruzioni su come fare venire sul contenitore.