Fabricação de uma funcionalizados Magnetic bacteriana Nanocellulose com óxido de ferro nanopartículas
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
Neste estudo, nanocellulose bacteriana (BNC) produzido pela bactéria Gluconacetobacter xylinus é sintetizada e impregnado in situ com nanopartículas de óxido de ferro (IONP) (Fe 3 O 4), para se obter um nanocellulose bacteriana magnética (MBNC). A síntese de MBNC é um processo preciso e especificamente concebido multi-passo. Resumidamente, nanocellulose bacteriana (BNC) películas são formadas a partir preservada G. estirpe xylinus acordo com nossas necessidades experimentais de tamanho e morfologia. Uma solução de ferro (III), cloreto de hexa-hidrato de (FeCl 3 .6H 2 O) e de ferro (II), cloreto de tetra-hidrato de (FeCl 2 · 4H 2 O), com uma razão molar 2: 1 é preparado e diluído em água desoxigenada alta pureza. Uma película BNC é então introduzida no recipiente, com os reagentes. Esta mistura é agitada e aquecida a 80 ° C num banho de óleo de silicone e hidróxido de amónio (14%) é então adicionado, soltando para precipitar oferrosos íons na malha BNC. Esta última etapa permite formando em nanopartículas de magnetita situ (Fe 3 O 4) dentro da malha nanocellulose bacteriana para conferir propriedades magnéticas para BNC película. Um ensaio de toxicidade foi usada para avaliar a biocompatibilidade da película BNC-IONP. O polietileno glicol (PEG) foi utilizado para cobrir as IONPs, a fim de melhorar a sua biocompatibilidade. microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou que o IONP foram localizados preferencialmente no fibrilas entrelaçamento espaços da matriz de BNC, mas alguns deles também foram encontrados ao longo das fitas BNC. medições microscópio de força magnéticas realizadas no MBNC detectados os domínios magnéticos de presença com alta e fraco campo magnético de intensidade, confirmando a natureza magnética da película MBNC. valores do módulo de Young obtidos neste trabalho também estão em um acordo razoável com os relatados por vários vasos sanguíneos em estudos anteriores.
Introduction
O nanocellulose bacteriana (BNC) é sintetizado pela estirpe de Acetobacter xylinum, também conhecido como Gluconacetobacter xylinus, e depositados na forma de filmes ou películas na interface ar-líquido durante a cultura estacionária. Estas películas BNC adoptar a forma do recipiente onde são cultivadas, e a sua espessura depende do número de dias em cultura. A. xylinus utiliza a glucose no meio para a síntese das microfibrilas de celulose através de um processo de polimerização e a cristalização subsequente. A polimerização dos resíduos de glicose é levada a cabo na membrana bacteriana extracelular, onde as cadeias de glucano são extrudidas a partir de poros individuais distribuídos sobre o envelope da célula. A cristalização das microfibrilas de celulose ocorre no espaço extracelular com a formação de folhas de cadeia de glucano de van der Waals de colagem seguida por empilhamento das folhas por H-1 de ligação.
Magnéticonanopartículas ic integrados a uma matriz de BNC pode ser facilmente manipulada por um campo magnético externo, a fim de aumentar a força necessária para dirigir e confinar as células do músculo liso (SMCs) contendo nanopartículas magnéticas, no local danificado da parede arterial. Esta estratégia mantém a SMCs longe de outros tecidos, e mantém as células no lugar contra a força exercida pelo fluxo de sangue. Tem sido demonstrado que as SMC desempenhar um papel importante na vasoelasticity do vaso sanguíneo, onde se formam camadas abundantes localizados principalmente na túnica média 2.
O método utilizado para a síntese de MBNC envolve BNC película imerso e agitado numa solução de ferro (III), cloreto de hexa-hidrato de cloreto de ferro e (II) tetra-hidratado a 80 ° C. O hidróxido de amónio é adicionado para formar nanopartículas de óxido de ferro no interior da malha BNC. A adição de hidróxido de amónio altera a cor da solução de laranja para branco. O compacto IONPs juntos ao longo do fibrilas BNCs com uma distribuição não uniforme.
Este protocolo centra-se na concepção de uma película bacteriana nanocellulose-magnético de nanopartículas, o que temos chamado nanocellulose bacteriana magnética (MBNC), que se destina a ser usado como um substituto para a falta, vasos sanguíneos de pequeno diâmetro danificados ou feridos. HS Barud e colaboradores publicaram recentemente um trabalho semelhante para produzir um papel magnético flexível, baseado-BNC misturando películas BNC em uma dispersão aquosa estável de PEG e nanopartículas de óxido de ferro superparamagnético 3. Aqui, nós descrevemos a produção de celulose bacteriana e a sua impregnação in situ com nanopartículas magnéticas. Um ensaio de citotoxicidade com base na detecção de quebras da cadeia de ADN foi utilizada para testar a biocompatibilidade das películas BNC e MBNC.
Protocol
Representative Results
Discussion
A espessura e tamanho da película BNC pode ser facilmente manipulada alterando o tempo de incubação e do tamanho do frasco no qual é cultivada durante a cultura estática. Os microproperties de BNC, tais como a porosidade, podem ser modificadas por alteração da proporção de oxigénio em cultura estática. Maiores concentrações de oxigênio render mais difícil BNC 11. A. Bodin e colegas de trabalho produzido tubos de BNC com uma pressão de ruptura de até 880 milímetros de Hg, alterando a proporç…
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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