Realizzazione di un funzionalizzato magnetico batterica Nanocellulose con nanoparticelle di Ossido di Ferro
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
In questo studio, nanocellulose batterica (BNC) prodotto dal batterio Gluconacetobacter xylinus è sintetizzata e impregnato in situ con nanoparticelle di ossido di ferro (IONP) (Fe 3 O 4) per ottenere un nanocellulose batterica magnetica (MBNC). La sintesi di MBNC è un processo preciso e specificamente progettato multi-step. In breve, nanocellulose batterica (BNC) pellicole sono formate da conservato G. xylinus ceppo in base alle nostre esigenze sperimentali di dimensioni e morfologia. Una soluzione di ferro (III) esaidrato (FeCl 3 · 6H 2 O) e ferro (II) cloruro tetraidrato (FeCl 2 · 4H 2 O) con un 2: rapporto molare 1 viene preparata e diluita in acqua ad elevata purezza deossigenato. Una pellicola BNC viene quindi introdotto nel recipiente con i reagenti. Questa miscela viene agitata e riscaldata a 80 ° C in un bagno di olio di silicone e idrossido di ammonio (14%) viene quindi aggiunta da cadere per precipitare ilferrosi ioni nella maglia BNC. Questo ultimo passaggio consente di formare in situ di nanoparticelle di magnetite (Fe 3 O 4) all'interno della rete nanocellulose batterica per conferire proprietà magnetiche a BNC pellicola. Un test tossicologico è stato utilizzato per valutare la biocompatibilità del pellicle BNC-IONP. Polietilenglicole (PEG) è stato utilizzato per coprire i IONPs al fine di migliorare la loro biocompatibilità. microscopia elettronica a scansione (SEM) immagini ha mostrato che la IONP si trovavano preferenzialmente nella fibrilla interlacciamento spazi della matrice BNC, ma alcuni di loro sono stati trovati anche lungo i nastri BNC. misurazioni microscopio a forza magnetiche eseguite sul MBNC rilevati i domini magnetici di presenza con il campo magnetico ad alta e debole intensità, a conferma della natura magnetica della pellicola MBNC. I valori modulo di Young ottenuti in questo lavoro sono anche in un accordo ragionevole con quelli riportati da diversi vasi sanguigni in studi precedenti.
Introduction
Il nanocellulose batteriologica (BNC) viene sintetizzato Acetobacter xylinum ceppo, noto anche come Gluconacetobacter xylinus, e depositato sotto forma di film o pellicole sulla interfaccia aria-liquido in coltura stazionaria. Queste pellicole BNC adottano la forma del contenitore in cui vengono coltivati, ed il loro spessore dipende dal numero di giorni in coltura. A. xylinus utilizza il glucosio nel mezzo per la sintesi delle microfibrille di cellulosa attraverso un processo di polimerizzazione e successiva cristallizzazione. La polimerizzazione dei residui di glucosio viene effettuata a membrana extracellulare batterica in cui le catene glucano sono estrusi da singoli pori distribuiti su cellule envelope. La cristallizzazione delle microfibrille di cellulosa verifica nello spazio extracellulare con la formazione di strati di catena glucano da van der Waals legame seguita impilando dei fogli da H-bonding 1.
Magnetenanoparticelle ic integrati ad una matrice BNC possono essere manipolati facilmente da un campo magnetico esterno al fine di aumentare la forza necessaria per dirigere e confinare cellule muscolari lisce (SMC) contenente nanoparticelle magnetiche, al sito danneggiato della parete arteriosa. Questa strategia mantiene il CML lontano da altri tessuti, e tiene le celle al posto contro la forza esercitata dal flusso sanguigno. E 'stato dimostrato che SMCs svolgono un ruolo importante nella vasoelasticity del vaso sanguigno, dove formano strati abbondanti situate prevalentemente nella tunica media 2.
Il metodo utilizzato per la sintesi di MBNC comporta BNC pellicle immerso e agitata in una soluzione di ferro (III) cloruro esaidrato e ferro (II) cloruro tetraidrato a 80 ° C. idrossido di ammonio viene aggiunta per formare nanoparticelle di ossido di ferro all'interno della maglia BNC. L'aggiunta di idrossido di ammonio cambia il colore della soluzione da arancione al nero. La compatta IONPs insieme lungo la fibrilla BNCs con una distribuzione non uniforme.
Questo protocollo concentra sulla progettazione di un batterica pellicle nanoparticelle nanocellulose-magnetico, che abbiamo chiamato magnetica nanocellulose batterica (MBNC), che intende utilizzare in sostituzione di mancanti, vasi sanguigni di piccolo diametro danneggiati o feriti. HS Barud e collaboratori hanno recentemente pubblicato un lavoro simile per la produzione di una carta magnetica flessibile BNC a base mescolando pellicole BNC in una dispersione acquosa stabile di PEG e nanoparticelle di ossido di ferro superparamagnetiche 3. Qui, descriviamo la produzione di cellulosa batterica e la sua impregnazione in situ con nanoparticelle magnetiche. Un test di citotossicità in base alla rilevazione del singolo rotture del DNA è stato utilizzato per testare la biocompatibilità delle pellicole BNC e MBNC.
Protocol
Representative Results
Discussion
Lo spessore e la dimensione della pellicola BNC possono essere facilmente manipolati variando il tempo di incubazione e la dimensione del pallone in cui è cresciuto durante la coltivazione statica. I microproprietà del BNC, quali la porosità, possono essere modificate cambiando il rapporto di ossigeno nella cultura statica. Le concentrazioni di ossigeno maggiore resa più difficile BNC 11. A. Bodin e collaboratori hanno prodotto tubi di BNC con una pressione di scoppio fino al 880 mm Hg modificando il rapp…
Divulgazioni
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 | |
Riferimenti
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