Sintetizzando il tungstato di sodio e sodio molibdato microcapsule tramite escrezione minerale batterica

L'obiettivo generale di questo esperimento è quello di dimostrare nuove procedure per la realizzazione di strutture sferiche cave di materiali ossidi utilizzando batteri gram negativi. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo dei bionanomateriali mostrando come il materiale di ossido di metallo nanograniale di microcapsule può essere formato con l'aiuto di batteri. Il vantaggio principale di questa tecnica è che è ecologica e ha il potenziale per la produzione di massa.

Pesare otto grammi di brodo LB Lennox in polvere e metterlo in una bottiglia da laboratorio da 500 millilitri con 400 millilitri di acqua. Quindi, aggiungi una barra di agitazione magnetica in teflon e mescola il contenuto per 20 minuti. Tappare bene il brodo e sterilizzare in autoclave il contenuto a 120 gradi Celsius per 10 minuti.

Lasciare raffreddare la soluzione a temperatura ambiente e poi utilizzare una pipetta per aliquotare 12,5 millilitri di brodo in otto provette da centrifuga da 15 millilitri. Aliquotare il brodo rimanente in tre flaconi da laboratorio da 100 millilitri, tappare bene i tre flaconi e conservarli nell'armadio di biosicurezza. Quindi, recupera una scorta crioconservata di alghe Shewanella dal deposito.

Quindi, nell'armadio di biosicurezza, utilizzare una spatola di acciaio inossidabile per rimuovere un millilitro di materiale congelato dal tubo di conservazione e inserirlo in una delle aliquote da 12,5 millilitri contenenti brodo LB Lennox. Posizionare il campione in un incubatore a 37 gradi Celsius e incubare la coltura per 24 ore. Quindi, prepara le piastre di agar.

Sciogliere due compresse di LB Lennox Brodo con agar agar in un flacone da 100 millilitri contenente 100 millilitri di acqua. Usa una barra di agitazione per mescolare il contenuto per 20 minuti, quindi tappalo bene. Una volta sterilizzate in autoclave, aliquotare 20 millilitri in ciascuna delle quattro piastre di Petri.

Lasciare raffreddare la soluzione a temperatura ambiente nella cappa. E poi coprite i piatti. Etichettare le tre bottiglie preparate con 100 millilitri di brodo LB Lennox con il numero uno, il numero due e il numero tre.

Pipettare 0,1 millilitri della coltura batterica risultante nel flacone uno. Tappare la bottiglia e farla oscillare a mano per un minuto per ottenere una soluzione omogenea. Quindi, pipettare 0,1 millilitri dal flacone numero uno al flacone numero due.

Ancora una volta, tappate la bottiglia e fatela oscillare a mano per un minuto. Eseguire l'ultima diluizione pipettando 0,1 millilitri dal flacone numero due al flacone numero tre. Tappare la bottiglia e agitarla a mano per un minuto.

E poi pipettare 20 microlitri di soluzione su ciascuna delle quattro piastre di Petri. Quindi, posizionare quattro perle di vetro autoclavate di tre millimetri di diametro in ciascuna delle piastre di Petri. Chiudere i coperchi delle piastre di Petri e agitarle a mano per un minuto.

Al termine, capovolgere le piastre di Petri e incubare le piastre in un'incubatrice a 37 gradi Celsius per 24 ore. Con una spatola di acciaio inossidabile, prelevare i batteri monoclonali risultanti dalle quattro piastre di Petri e inserirli nelle restanti sette provette contenenti 12,5 millilitri di brodo LB Lennox. Lasciare i tubi nell'incubatore a 37 gradi Celsius per 24 ore, quindi scegliere quello con la maggiore diffusione della luce utilizzando il metodo colorimetrico visivo.

Metti 10 grammi di brodo LB Lennox, 10 grammi di cloruro di sodio e 10 grammi di glucosio in una bottiglia da laboratorio da 500 millilitri. Quindi aggiungere acqua fino a quando il volume raggiunge i 450 millilitri. Aggiungere una barra di mescolamento in teflon e mescolare per 20 minuti.

Una volta miscelata, versare questa soluzione a 120 gradi Celsius per 10 minuti. Quindi, misura 16,5 grammi di sodio tungstato diidrato e mettilo in una bottiglia da 100 millilitri. Aggiungere acqua fino a quando il volume raggiunge i 50 millilitri.

Aggiungere una barra di mescolamento in teflon e mescolare la soluzione per 20 minuti. La concentrazione di solvente di sodio tungstato è pensata per garantire la forma sferica di una microcapsula, ma non troppo alta per uccidere i batteri. Una volta sterilizzata in autoclave, filtrare la soluzione attraverso un filtro in fibra di vetro con pori di un micron per ottenere il filtrato.

Versare a mano il filtrato nella bottiglia da 450 millilitri con il Brodo LB Lennox contenente glucosio e sale. Quindi aliquotare la soluzione risultante in provette da centrifuga da 10 da 50 millilitri. Recuperare la coltura contenente i batteri monoclonali e aggiungerne 50 microlitri in ciascuna delle provette da centrifuga da 10 e 50 millilitri contenenti il terreno di tungstato di sodio.

Incubare le 10 provette in un'incubatrice a 37 gradi Celsius per 120 ore. Dopo l'incubazione, posizionare ciascuna delle provette in un ultrasuonatore e sonicare le cellule a 20 kilohertz con 150 watt per un'ora. Centrifugare le provette.

E poi rimuovere il liquido limpido con una pipetta. Quindi, aggiungi l'acqua. E poi sonicare e centrifugare le provette ancora una volta.

Dopo la seconda centrificazione, rimuovere il liquido limpido nelle provette con una pipetta. Quindi aggiungere 35 millilitri di etanolo al 99,8% e ultrasonicare nuovamente i campioni. Sciacquare i minerali centrifugandoli, aggiungendo alcol e sonicando il campione ancora una volta.

Quindi, rimuovere il liquido limpido nelle provette con una pipetta e tappare immediatamente le provette senza asciugare il campione. Questa immagine SEM mostra il guscio cavo rotto fatto di tungstato di sodio che è stato escreto dalle alghe Shewanella usando il glucosio come fonte di carbonio. Granuli di circa 40-60 nanometri di diametro pendono all'esterno del guscio.

Il guscio stesso è costituito da granuli di circa 22 nanometri di diametro. Allargando lo sguardo, si può vedere il rapporto lunghezza/diametro di questi gusci cavi. Questi gusci sferici hanno un rapporto lunghezza/diametro di uno a uno e sono stati ottenuti utilizzando un'alta concentrazione di ossianioni metallici superiori a 100 millimolari nei terreni di coltura.

Diminuendo la concentrazione di ossianioni nel terreno di coltura a circa 20 millimolari, i batteri producono gusci di tungstato di sodio con un rapporto lunghezza/diametro di tre a uno. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica aiuta i ricercatori nel campo delle bionanotecnologie ad esplorare la possibilità di realizzare microstrutture simili a microcapsule di un materiale di ossido di metallo con l'aiuto di un batterio gram-negativo.