É apresentado um protocolo para medir a condutividade elétrica de biofilmes microbianos de vivos sob condições fisiologicamente relevantes.
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Artigo de método
Caracterizando o transporte de elétrons através de biofilmes vivos
Neste artigo
Resumo
Resumo
Aqui vamos demonstrar o método de retenção de eletroquímica usada para caracterizar a condutividade elétrica de biofilmes microbianos eletrodo-cultivadas sob condições fisiologicamente relevantes. 1 estas medições são executadas em biofilmes de viver em meio aquoso, usando a fonte e drenagem eletrodos estampados em uma superfície de vidro em uma configuração especializada referida como uma matriz de eletrodo interdigitantes (IDA). Um biofilme é cultivado que se estende através da abertura, conectando a fonte e o dreno. Potenciais são aplicadas aos eletrodos (ES e ED) gerando uma corrente de dreno-fonte (ISD) através do biofilme entre os eletrodos. A dependência da condutividade elétrica em potencial de portão (a média dos potenciais fonte e o dreno, EG = [ED + ES] / 2) é determinado sistematicamente alterando o potencial do portão e o dreno-fonte resultante de medição atual. A dependência da condutividade no portão potencial fornece informações mecanicistas sobre o processo de transporte de elétrons extracelular subjacentes a condutividade elétrica do biofilme específico sob investigação. O método de medição associada electroquímico descrito aqui é baseado diretamente no usado por M. S. Wrighton2,3 e colegas e R. W. Murray4,5,6 e colegas em da década de 1980 é para investigar os polímeros condutores de película fina.
Introdução
Transporte de elétrons extracelular (EET) é um processo que permite que certos microorganismos para o transporte de elétrons entre os processos metabólicos intracelulares e aceitadores de electrões insolúveis ou doadores que residem fora da célula, variando de minerais naturais para eléctrodos. Em alguns casos, EET permite que microorganismos formar eletricamente condutivos várias células grossos biofilmes em superfícies de eletrodo, em que as células não em contacto directo com o eléctrodo podem ainda utilizá-lo como um aceptor de elétrons metabólica ou doador. Há considerável interesse em tais biofilmes como catalisadores de eletrodo para diversas aplicações, tais c....
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Protocolo
1. preparação de microeletrodos interdigitantes matriz (IDA)
- Obter IDA disponível comercialmente eletrodos modelados sobre um substrato não condutora ou sintetizá-los usando métodos padrão litográficas. 28
Nota: Dimensões de IDA e/ou materiais podem ser variadas com base em condições desejadas para experiências diferentes. IDAs aqui utilizados foram obtidos comercialmente e consistia de dois microeletrodos ouro interdigitantes modelados sobre um substrato de vidro ligado às almofadas grandes eletrodo em lados opostos da matriz. Os eletrodos são expostos enquanto as linhas de ônibus ligando os eletrodos para as grandes almofadas de ....
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Resultados
IDAs foram ligadas, isoladas e testadas para garantir que os dois eletrodos eram eletricamente isolados uns dos outros (Figura 1). Reatores foram montados, inoculadas com g. sulfurreducense incubados até um biofilme construiu uma ponte sobre a abertura entre os eletrodos. O biofilme sulfurreducens g. pode ser visto visualmente para cobrir a matriz. Outros biofilmes podem exigir o pesquisador fazer um eletroquímica associada medições para ver.......
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Discussão
Durante a configuração do IDA, é crítico para testar que a fonte e o dreno não são curto-circuitados juntos antes da eletroquímicas associadas medições, como isso irá alterar o euSD vs EG curva e pode levar a interpretações e resultados errados. Também é fundamental para selecionar VSD e v tal que a corrente é linearmente dependente VSD e independente de v. Se isso não for o caso, então, as equações acima descritas não podem ser utilizadas para calcular a condutividade.
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Divulgações
Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecimentos
M.D.Y, S.M.G-S. e LMT reconheceram o escritório de pesquisa Naval (prêmio #N0001415WX01038 e N0001415WX00195), o laboratório de pesquisa Naval e o Naval Research Laboratory nanociências Institute; M.Y.E.-N. é suportado por os E.U. departamento de energia Grant DE-FG02-13ER16415.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| IDAs | CH Instruments | 012125 | Fabricado pela ALS-Japan; vendido pela CH Instruments |
| Wire | Digikey | W7-ND | |
| Epóxi de prata condutor | Electroscopy sciences | 12670-EE | |
| Material isolante | 3M | 2131-B | Composto retardador de chama escocês |
| 15 mL tubo de centrífuga cónico | VWR | 89004-368 | |
| Agulha de 21g | VWR | BD-305165 | |
| Ponteiras de pipeta de 5 mL | VWR | 82018-842 | |
| Pipetador de 5 mL | VWR | 89079-976 | |
| Componentes médios de água doce | Sigma Aldrich | Todos os produtos químicos | |
| Cloreto | |||
| Fosfato de sódio monobásico | |||
| Bicarbonato | |||
| Componentes de meio de água do mar artificial | Sigma Aldrich | Todos os produtos químicos | |
| Cloreto | |||
| Cloreto de magnésio hexahidratado | |||
| Sulfato de magnésio heptahidratado | |||
| Cloreto | |||
| Bicarbonato | |||
| Cloreto de cálcio di-hidratado | |||
| Cloreto | |||
| Fosfato de potássio dibásico | |||
| Ag / AgCl eletrodo de referência | Basi | MF-2079 | |
| Contra-eletrodo de haste de grafite | Ciências de microscopia eletrônica | 70230 | |
| Banho-maria de recirculação | Thermo Scientific | 152-5256 | |
| Bipotenciostato | Instrumentos de pinho | WD-20 | http://www.voltammetry.net/pine/aftermath/user |
| Barras de agitação | VWR | 58947-114 | |
| G. sulfurreducens cultura | ATCC | 51573 | |
| Reator revestido | Pine Instruments | RRPG085 |
Referências
- Boyd, D. A., et al. Biofilms in Bioelectrochemical Systems. , John Wiley & Sons, Inc. 177-210 (2015).
- Natan, M. J., Wrighton, M. S. Chemically modified microelectrode arrays. Prog Inorg Chem. 7, 391-494 (1990).
- Paul, E. W., Ricco, A. J., Wrighton, M. S. Resistance of polyaniline films as a function of electroc....
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Reimpressões e permissões
