특성화 생활 Biofilms 통해 전자 전송

요약

살아있는 미생물 biofilms 순수 관련 조건에서의 전기 전도도 측정 하기 위한 프로토콜 제공 됩니다.

초록

여기 전기 게이팅의 방법은 전극 성장 미생물 biofilms 순수 관련 조건에서의 전기 전도도 특성화 하는 데 사용 설명 합니다. ¹ 이 측정 소스를 사용 하 여 수성 매체에서 생활 biofilms에 수행 됩니다 및 전극 센서 전극 (IDA) 배열 이라고 하는 특수 구성에 유리 표면에 무늬를 드레인. Biofilm는 소스와 드레인을 연결 하는 격차에 걸쳐 확장 하는 성장 이다. 잠재력 (E_S 와 E_D) 전극에 적용 되는 전극 사이 biofilm 통해 (I_SD) 소스-드레인 전류를 생성. 게이트 잠재력에 전기 전도도의 종속성 (소스와 드레인 잠재력, E_G 의 평균 = [E_D + E_S] / 2) 체계적으로 잠재적인 게이트 변경 결과 소스-드레인을 측정 하 여 결정 됩니다 현재. 잠재적인 게이트 전도도의 종속성 조사 특정 biofilm의 전기 전도도 기본 extracellular 전자 전송 프로세스에 대 한 기계 정보를 제공 합니다. 여기에 설명 된 전기 제어 측정 방법을 기반으로 M. S. Wrighton^2,3 , 동료 및 R. W. 머 레이^4,,56 와 동료에 의해 사용에 직접 1980 년의 전도성 고분자 박막을 조사.

서론

세포 외 전자 전송 (동유럽 표준시)은 특정 미생물 세포내 대사 과정 및 불용 성 전자 수락자 또는 기증자를 천연 광물에서 배열 셀 바깥쪽에 있는 전자 수송 수 있도록 하는 프로세스 전극입니다. 경우에 따라 동유럽 표준시 전기 전도성 다중 셀 두께 biofilms는 셀 전극과의 직접 접촉에 활용할 수 있습니다 여전히 그것은 대사 전자 수락자 또는 기증자로, 전극 표면에 형성 하는 미생물을 수 있습니다. 미생물 electrosynthesis, 오염 감지/제거, 및 원격 에너지 생성 및 저장,^{7,8,9 등 다양 한 응용 프로그램에 대 한 전극 촉매 같은 biofilms에 상당한 관심이 있다 ,10,11,12,,1314} 미생물과 미생물 biofilms 비교의 내구성에 의해 수행 하는 대사 과정의 다양성으로 인해 효소 기반 ....

프로토콜

1. 센서 microelectrode 배열 (IDA) 준비

1. 상업적으로 사용 가능한 아이 다 전극 절연체를 사용 기판 위에 패턴화 하거나 그들을 합성 표준 리소 그래피 방법을 사용 하 여. ²⁸
   참고: IDA 크기와 자료 수 있을 다양 한 다른 실험에 대 한 원하는 조건에 따라. IDAs는 여기에 사용 된 상업적으로 얻은 고 두 센서 골드 microelectrodes 배열의 반대 끝에 큰 전극 패드에 연결 된 유리 기판에 패턴의 구성. 전극은 전극 큰 접촉 패드를 연결 하는 버스 선 얇은 절연 물질로 코팅 하는 동안 노출 됩니다. IDAs 사용 여기는 구성 2 세트 10 µ m-2 m m 그리고 오래 된 금 microelectrode 밴드 (소스와 드레인)의 간격 5 µ m 떨어져 평면 유리 표면에 무늬. IDAs 사용 여기 65 전극 쌍 (130 총 센서 밴드) 했다. 번갈아 밴드 배열의 반대 끝에 전극 패드에 연결 됩니다.
2. 와이어 및 보 온 아이 다
   1. 전도성 실버 에폭시를 사용 하 여 각 큰 전극 패드는 와이어를 연결 합니다.
      1. 전도성 에폭시 (지시는 제조업체 별로 다를 수 있습니다) 특정 에폭시 혼합 막대 또는 피 펫 팁과 사용에서에 대 한 제조업체의 지침에 따라 준비 합니다.

결과

IDAs 유선, 절연 되었고 두 전극은 서로 (그림 1)에서 전기적으로 절연 되도록 테스트. 원자로 조립, G. sulfurreducens와 주사 되었고 incubated a biofilm 전극 사이의 격차에 다리까지. G. sulfurreducens biofilm 배열을 다루는를 시각적으로 볼 수 있습니다. 다른 biofilms는 두 전극에 전기적으로 연결 되어 있는지 전기 제어 측정 할 연구원이 필요할 수 있습니다. 현미경 검사 법 또한 배열 전극 사이 연결을 확인 하려면 사용 해야 합니다. 전기 제어 실험 E_G (그림 2) 나_SD 의 의존을 결정 하기 위해 실시 했다. 생활 영화의 전도성은 다음 제어 실험 측정 실시 전류를 사용 하 여 계산 됩니다. 정밀도이 측정의 정확도 때문에 높은 신호.......

토론

IDA의 설치 하는 동안 그는 소스와 드레인은 하지 누전 함께 전기 제어 측정, 이전이 나에 게 E_G 곡선 대_SD 를 변경 하 고 잘못 된 결과 해석으로 이어질 수 테스트에 중대 하다. 그것은 또한 V_SD 및 v는 전류는 선형 V_SD 에 의존 하 고 독립적인 v의 그런 선택에 중요 한. 이 경우가 아니라, 위에서 설명한 방정식 전도도 계산 하기 위해 사용 수 없습니다.

두 개 이상의 배경 전류로 간주 하 고 전도 전류 측정에서 제거 해야 합니다. 첫 번째 게이트 잠재력 휩 쓸 배경 현재 Faradaic 충전/방전의 산화 환 원 공동 인자 때문입니다. 현재이 배경 이다 산화 환 원 전극 표면에 전기적으로 액세스할 수 있는 공동 인자 연결의 양에 의해 크게 영향을. 두 번째 배경은 현재 더블 레이어 커패시턴스 이다. 현재 세 번째 배경 대사 전자 수락자/기증자 세포의 회전율 때문 이다. 현재이 배경만 매출.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
IDAs	CH Instruments	012125	ALS-Japan에서 제조; CH Instruments에서 판매
Wire	Digikey	W7-ND
전도성 은 에폭시	전자 현미경 과학	12670-EE
절연 재료	3M	2131-B	Scotchast 난연성 화합물
15 mL 원추형 원심 분리기 튜브	VWR	89004-368
21g 바늘	VWR	BD-305165
5 mL 피펫 팁	VWR	82018-842
5 mL 피펫터	VWR	89079-976
담수 매체 구성 요소	Sigma Aldrich	모든 표준 실험실 화학물질
염화암
인산나트륨 monobasic
소듐 바이카보네이
트 인공 해수 매체 구성 요소	Sigma Aldrich	모든 표준 실험실 화학물질
염화나트륨
염화마그네슘 육수화물
마그네슘 설페이트 헵타하이드레이트
염화
중탄산
염화칼슘 이수화물
염화암
인산칼륨 이염기성
Ag/AgCl 기준 전극	Basi	MF-2079
흑연 막대 카운터 전극	전자 현미경 과학	70230
재순환 수조	Thermo Scientific	152-5256
바이포텐시오스탓	소나무 악기	WD-20	http://www.voltammetry.net/pine/aftermath/user
교반 바	VWR	58947-114
G. sulfurreducens 배양	ATCC	51573
자켓 반응기	소나무 악기	RRPG085

모늄칼륨나트륨모늄