La fabricación de una funcionalizado magnética bacteriana NANOCELULOSA con nanopartículas de óxido de hierro
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
En este estudio, NANOCELULOSA bacteriana (BNC) producido por la bacteria Gluconacetobacter xylinus se sintetiza y se impregna in situ con nanopartículas de óxido de hierro (IONP) (Fe 3 O 4) para producir un NANOCELULOSA bacteriana magnética (MBNC). La síntesis de MBNC es un proceso de múltiples pasos preciso y diseñado específicamente. Brevemente, NANOCELULOSA bacteriana (BNC) unas películas se forman a partir G. conservado xylinus cepa de acuerdo con nuestras necesidades experimentales de tamaño y morfología. Una solución de hierro (III) hexahidrato de cloruro de (FeCl 3 · 6H 2 O) y de hierro (II) tetrahidrato de cloruro de (FeCl 2 · 4H 2 O) con una relación molar 2: 1 se prepara y se diluye en agua de alta pureza desoxigenada. Una película BNC se introduce entonces en el recipiente con los reactivos. Esta mezcla se agita y se calienta a 80 ° C en un baño de aceite de silicona y hidróxido de amonio (14%) se añade a continuación, dejando caer para precipitar elferroso iones en la malla BNC. Esta última etapa permite la formación de nanopartículas de magnetita situ (Fe 3 O 4) dentro de la malla NANOCELULOSA bacteriana para conferir propiedades magnéticas a BNC película. Un ensayo toxicológico se utilizó para evaluar la biocompatibilidad de la película BNC-IONP. El polietilenglicol (PEG) se utilizó para cubrir los IONPs el fin de mejorar su biocompatibilidad. microscopía electrónica de barrido (SEM), las imágenes mostraron que el IONP se encuentra preferentemente en la fibrilla entrelazado espacios de la matriz BNC, pero algunos de ellos también se han encontrado a lo largo de las cintas BNC. mediciones de microscopio de fuerza magnética realizadas en el MBNC detectaron los dominios magnéticos de presencia con el campo magnético de alta intensidad y débil, lo que confirma la naturaleza magnética de la película MBNC. los valores del módulo de Young obtenidos en este trabajo son también en un acuerdo razonable con los reportados por varios vasos sanguíneos en estudios previos.
Introduction
El NANOCELULOSA bacteriana (BNC) es sintetizada por la cepa de Acetobacter xylinum, también conocido como Gluconacetobacter xylinus, y se deposita en forma de películas o unas películas sobre la interfaz aire-líquido durante el cultivo estacionario. Estos unas películas BNC adoptan la forma del recipiente en el que se cultivan, y su grosor depende del número de días en cultivo. A. xylinus utiliza la glucosa en el medio para la síntesis de las microfibrillas de celulosa a través de un proceso de polimerización y la posterior cristalización. La polimerización de los residuos de glucosa se lleva a cabo en la membrana extracelular de bacterias donde las cadenas de glucano se extruyen de los poros individuales distribuidos en la envoltura celular. La cristalización de las microfibrillas de celulosa se produce en el espacio extracelular con la formación de las hojas de la cadena de glucano por van der Waals seguido por el apilamiento de las hojas por H-1 de unión.
Imánnanopartículas integrado del IC a una matriz de BNC se pueden manipular fácilmente por un campo magnético externo a fin de aumentar la fuerza necesaria para dirigir y confinar las células musculares lisas (CML) que contiene nanopartículas magnéticas, en el sitio dañado de la pared arterial. Esta estrategia mantiene el SMCs lejos de otros tejidos, y mantiene las células en su lugar contra la fuerza ejercida por el flujo de sangre. Se ha demostrado que las SMC juegan un papel importante en el vasoelasticity del vaso sanguíneo, donde forman abundantes capas situadas principalmente en la túnica media 2.
El método utilizado para la síntesis de MBNC implica BNC película sumerge y agita en una solución de hierro (III) cloruro (II) hexahidrato de cloruro de hierro y tetrahidrato en 80 ° C. se añadió hidróxido de amonio para formar nanopartículas de óxido de hierro en el interior de la malla BNC. La adición de hidróxido de amonio cambia el color de la solución de naranja a negro. El compacto IONPs juntos a lo largo de la fibrilla BNCs con una distribución no uniforme.
Este protocolo se centra en el diseño de una película bacteriana NANOCELULOSA-magnética de nanopartículas, lo que hemos llamado NANOCELULOSA bacteriana magnética (MBNC), que está destinado para su uso como un sustituto de la falta, los vasos sanguíneos de pequeño diámetro dañados o lesionados. SA Barud y colaboradores han publicado recientemente un trabajo similar para producir un documento magnética flexible basado BNC-BNC mezclando unas películas en una dispersión acuosa estable de PEG y nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas 3. A continuación, describimos la producción de celulosa bacteriana y su impregnación in situ con nanopartículas magnéticas. Se utilizó un ensayo de citotoxicidad basado en la detección de roturas de cadena de ADN única para poner a prueba la biocompatibilidad de las unas películas BNC y MBNC.
Protocol
Representative Results
Discussion
El espesor y el tamaño de la película BNC pueden ser fácilmente manipulados por cambiar el tiempo de incubación y el tamaño del matraz en el que se cultiva durante el cultivo estático. Los micropropiedades del BNC, tales como la porosidad, se pueden modificar cambiando la proporción de oxígeno en el cultivo estático. Las concentraciones más altas de oxígeno producen más dura BNC 11. A. Bodin y compañeros de trabajo producen tubos de BNC con una presión de rotura de hasta 880 mm Hg cambiando la p…
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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