Name: formulations for freeze-drying of bacteria and their influence on cell survival
Uploaded: 2013-08-03T14:00:00
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Die Arbeit wurde von der schwedischen Stiftung für strategische Umweltforschung (MISTRA) durch den DOM-Programm und Grant 211684 (BACSIN) aus der Europäischen Union Gemeinschaft Rahmenprogramm FP7 unterstützt. Wir danken J. Engstrand für die Unterstützung bei Dreharbeiten für den X-ray-Analyse und L. Tang für die Hilfe bei der konzeptionellen Erzählung.

1. Anbau und Ernte von P. putida <ol><li> Bereiten Sie ein Starter-Kultur von Pseudomonas putida durch Impfen 100 ml CASO-Bouillon (TSB) mit einer Kolonie von P. putida Zellen auf Agar mit CASO-Bouillon (TSA) ergänzt kultiviert. Halten Sie die Kultur bei 30 ° C auf einem Schüttler bei 130 rpm Bord gesetzt. </li><li> Nach 7 Stunden einen aliquoten aus dem Starter-Kultur entspricht 1/10 der letzte Band der Hauptkultur an die frische TSB-Medium. Halten Sie die Zellen bei 30 ° C auf einem Sc...

<ol>
	<li>Wessman, P., Mahlin, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+matrix+properties+on+the+survival+of+freeze-dried+bacteria.">Impact of matrix properties on the survival of freeze-dried bacteria.</a> J. Sci. Food Agric. 91 (14), 2518-2528 (2011).</li><li>Ablett, S., Izzard, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+Scanning+Calorimetric+Study+of+Frozen+Sucrose+and+Glycerol+Solutions.">Differential Scanning Calorimetric Study of Frozen Sucrose and Glycerol Solutions.</a> Journal of the Chemical Society-Faraday Transactions. 88 (6), 789-794 (1992).</li><li>Knopp, S. A., Chongprasert, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+between+type+TMDSC+curve+of+frozen+sucrose+solutions+and+collapse+during+freeze-drying.">The relationship between type TMDSC curve of frozen sucrose solutions and collapse during freeze-drying.</a> Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 54 (2), 659-672 (1998).</li><li>Crowe, J. H., Leslie, S. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Is+Vitrification+Sufficient+to+Preserve+Liposomes+during+Freeze-Drying.">Is Vitrification Sufficient to Preserve Liposomes during Freeze-Drying.</a> Cryobiology. 31 (4), 355-366 (1994).</li><li>Jain, P., Sen, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+glass-forming+biopreservatives+on+head+group+rotational+dynamics+in+freeze-dried+phospholipid+bilayers:+A+P-31+NMR+study.">Effect of glass-forming biopreservatives on head group rotational dynamics in freeze-dried phospholipid bilayers: A P-31 NMR study.</a> Journal of Chemical Physics. 131 (2), (2009).</li><li>Stock, J. B., Rauch, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Periplasmic+Space+in+Salmonella-Typhimurium+and+Escherichia-Coli.">Periplasmic Space in Salmonella-Typhimurium and Escherichia-Coli.</a> Journal of Biological Chemistry. 252 (21), 7850-7861 (1977).</li><li>Crowe, J. H., Hoekstra, F. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anhydrobiosis.">Anhydrobiosis.</a> Annual Review of Physiology. 54, 579-599 (1992).</li><li>Leslie, S. B., Israeli, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trehalose+and+Sucrose+Protect+Both+Membranes+and+Proteins+in+Intact+Bacteria+during+Drying.">Trehalose and Sucrose Protect Both Membranes and Proteins in Intact Bacteria during Drying.</a> Applied and Environmental Microbiology. 61 (10), 3592-3597 (1995).</li><li>Nesarikar, V. V., Nassar, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+cations+and+anions+on+glass+transition+temperatures+in+excipient+solutions.">Effect of cations and anions on glass transition temperatures in excipient solutions.</a> Pharmaceutical Development and Technology. 12 (3), 259-264 (2007).</li><li>You, Y., Ludescher, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+sodium+chloride+on+molecular+mobility+in+amorphous+sucrose+detected+by+phosphorescence+from+the+triplet+probe+erythrosin+B.">The effect of sodium chloride on molecular mobility in amorphous sucrose detected by phosphorescence from the triplet probe erythrosin B.</a> Carbohydr. Res. 343 (2), 350-363 (2008).</li><li>Crowe, J. H., Hoekstra, F. A., Nguyen, K. H. N., Crowe, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Is+vitrification+involved+in+depression+of+the+phase+transition+temperature+in+dry+phospholipids.">Is vitrification involved in depression of the phase transition temperature in dry phospholipids.</a> Biochim. Biophys. Acta Biomembr. 1280, 187-196 (1996).</li></ol>

Das Motiv für diese Studie war es, einige Eigenschaften, die Formulierung von Bedeutung für das Überleben der Zelle während der Gefriertrocknung kann untersuchen. Obwohl der innere Trocknung Toleranz variiert zwischen verschiedenen Spezies, wie in 1A, der Trend ab, wie gut die verschiedenen Formulierungen Unterstützung Zellüberleben ist ähnlich dargestellt. Es ist aufschlussreich, mit einem Vergleich der Saccharose und Ficoll starten. Es wird angenommen, dass ein wesentlicher Faktor für eine For...

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of the reagent</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue number</td>
			<td>Comments (optional)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ficoll PM 400</td>
			<td>GE-healthcare</td>
			<td>17-0300-10</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEC (Natrosol-M Pharm Grade)</td>
			<td>Ashland</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Gift from Ashland</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HPMC (Methocel F4M)</td>
			<td>Dow</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Gift from the Department of Pharmacy, Uppsala University</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S2395</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>71376</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptic Soy broth</td>
			<td>Merck</td>
			<td>105459</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptic Soy Agar</td>
			<td>Merck</td>
			<td>105458</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lyostar II</td>
			<td>FTS Kinetics</td>
			<td>N.A.</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pyris Diamond DSC</td>
			<td>Perkin-Elmer</td>
			<td>N.A.</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bruker AXS SMART CCD 1k Diffractometer</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>N.A</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dual-beam FEI Strata DB235 FIB/SEM</td>
			<td>FEI</td>
			<td>N.A</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kr&uuml;ss Educational Tensiometer</td>
			<td>Kr&uuml;ss</td>
			<td>N.A.</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

formulations for freeze-drying of bacteria and their influence on cell survival

Cellular Wasser entfernt werden, um reversibel inaktiviert Mikroorganismen Lagerung zu erleichtern. Eine solche Methode der Entfernung ist die Gefriertrocknung, die als eine sanfte Dehydratisierung Verfahren. Um das Überleben der Zellen während des Trocknens zu erleichtern, werden die Zellen häufig formuliert vorher. Die Formulierung bildet eine Matrix, die die Zellen eingebettet und schützt sie vor verschiedenen schädlichen Belastungen der Zellen beim Einfrieren und Trocknen eingeführt. Wir stellen Ihnen hier eine allgemeine Methode, um die Überlebensrate der Zellen nach Gefriertrocknung bewerten und wir zeigen es durch den Vergleich der Ergebnisse mit vier verschiedenen Formulierungen erhältlich: das Disaccharid Saccharose, die Saccharose abgeleitet Polymer Ficoll PM400 und die jeweiligen Polysaccharide Hydroxyethylcellulose (HEC ) und Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), auf zwei Bakterienstämme, P. putida KT2440 und A. chlorophenolicus A6. In dieser Arbeit, die wir zeigen, wie Formulierungen für die Gefriertrocknung vorbereitet und wie man die mechanische untersuchenIsmen des Überlebens von Zellen nach der Rehydratation durch Charakterisierung der Formulierung unter Verwendung der Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC), Messungen der Oberflächenspannung, Röntgenstrukturanalyse und Elektronenmikroskopie und über diese Daten zu Überlebensraten. Die Polymere wurden gewählt, um eine monomere Struktur des jeweiligen Polysaccharids ähnlich Saccharose in unterschiedlichem Grad zu erhalten. Mit dieser Methode haben wir gezeigt, dass Setup Polymere können das Überleben der Zelle so effektiv zu unterstützen, wie Disaccharide wenn bestimmte physikalische Eigenschaften der Formulierung 1 gesteuert werden.

Tabelle 1: Daten Formulierung Zusammensetzung thermischen Ereignisse durch DSC bei Erwärmung des gefrorenen Formulierungen Struktur der trockenen Proben und der Oberflächenspannung der Formulierung Lösungen aufgenommen. Die T g &#39;von Saccharose auf -40 ° C 2, 3 festgelegt und kann schwierig sein, für Saccharose-Konzentrationen unter 20% w / w zu erkennen. Die thermische Ereignis bei -35 ° C wird wahrscheinlich zu Beginn der Eis Auflösung 2 verwandt. Di...

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Formulations for Freeze-drying of Bacteria and Their Influence on Cell Survival

Die Gefriertrocknung ist oft eine einfache und bequeme Möglichkeit, um trockene Produkte lebensfähiger Bakterienzellen zu erhalten. Ein Problem des Verfahrens ist das Überleben der Zelle. Wir hier ausführlich ein Verfahren zu untersuchen, wie das Überleben der Zelle während der Gefriertrocknung durch die Eigenschaften der verwendeten Formulierung beeinflusst wird.

Formulierungen für die Gefriertrocknung von Bakterien und deren Einfluss auf Zellebensdauer

Cellular water can be removed to reversibly inactivate microorganisms to facilitate storage. One such method of removal is freeze-drying, which is ...

Research

JoVE Journal

Biology

Obtaining Hemocytes from the Hawaiian Bobtail Squid Euprymna scolopes and Observing their Adherence to Symbiotic and Non-Symbiotic Bacteria

Obtaining Hemocytes from the Hawaiian Bobtail Squid Euprymna scolopes and Observing their Adherence to Symbiotic and Non-Symbiotic Bacteria

Beziehen Blutzellen aus dem hawaiianischen Bobtail Squid Euprymna scolopes Und die Beobachtung ihrer Einhaltung Symbiotic und Non-symbiotischen Bakterien

Studies concerning the role of the immune system in mediating molecular signaling between beneficial bacteria and their hosts have, in recent years, made ...

Forschung

Biologie

Detection of Post-translational Modifications on Native Intact Nucleosomes by ELISA

Erkennung von Post-translationale Modifikationen auf Native Intact Nukleosomen mittels ELISA

The genome of eukaryotes exists as chromatin which contains both DNA and proteins. The fundamental unit of chromatin is the nucleosome, which contains 146 ...

Analyzing the Function of Small GTPases by Microinjection of Plasmids into Polarized Epithelial Cells

Die Analyse der Funktion von kleinen GTPasen durch Mikroinjektion von Plasmiden in polarisierten Epithelzellen

Epithelial cells polarize their plasma membrane into biochemically and functionally distinct apical and basolateral domains where the apical domain faces ...

Single Cell Transcriptional Profiling of Adult Mouse Cardiomyocytes

Single Cell Transcriptional Profiling der erwachsenen Maus Kardiomyozyten

While numerous studies have examined gene expression changes from homogenates of heart tissue, this prevents studying the inherent stochastic variation ...

Isolation and Culture of Individual Myofibers and their Satellite Cells from Adult Skeletal Muscle

Isolation und Kultur der einzelnen Muskelfasern und ihre Satelliten aus adulten Skelettmuskel

Muscle  regeneration in the adult is performed by resident stem cells called satellite  cells. Satellite cells are defined by  their position between the ...

Measuring the Effects of Bacteria on C. Elegans Behavior Using an Egg Retention Assay

Measuring the Effects of Bacteria on C. Elegans Behavior Using an Egg Retention Assay

Messung der Auswirkungen von Bakterien auf<em&gt; C. Elegans</em&gt; Verhalten Mit einem Ei Retention Assay

C. elegans egg-laying behavior is  affected by environmental cues such as osmolarity1 and  vibration2. In the total absence of food C. elegans also cease ...

Strategies for Tracking Anastasis, A Cell Survival Phenomenon that Reverses Apoptosis

Strategien für die Spurhaltung Anastasis, einer Zelle Überleben Phänomen, das Apoptose Kehrt

Anastasis (Greek for &#8220;rising to life&#8221;) refers to the recovery of dying cells. Before these cells recover, they have passed through important ...

A Standardized Method for the Analysis of Liver Sinusoidal Endothelial Cells and Their Fenestrations by Scanning Electron Microscopy

Eine standardisierte Methode für die Analyse von Leber sinusoidalen Endothelzellen und ihre Fenestrationen durch Rasterelektronenmikroskopie

Liver sinusoidal endothelial cells are the gateway to the liver, their transcellular fenestrations allow the unimpeded transfer of small and dissolved ...

Measurement of Survival Time in Brachionus Rotifers: Synchronization of Maternal Conditions

Measurement of Survival Time in Brachionus Rotifers: Synchronization of Maternal Conditions

Die Messung der Überlebensdauer in<em&gt; Brachionus</em&gt; Rotifers: Synchronisation von Maternal Bedingungen

Rotifers are microscopic cosmopolitan zooplankton used as models in ecotoxicological and aging studies due to their several advantages such as short ...

Investigating the Detrimental Effects of Low Pressure Plasma Sterilization on the Survival of Bacillus subtilis Spores Using Live Cell Microscopy

Investigating the Detrimental Effects of Low Pressure Plasma Sterilization on the Survival of Bacillus subtilis Spores Using Live Cell Microscopy

Untersucht die nachteiligen Effekte der Low Druck Plasmasterilisation auf das Überleben von Bacillus Subtilis Sporen mittels Live Cell Mikroskopie

Plasma sterilization is a promising alternative to conventional sterilization methods for industrial, clinical, and spaceflight purposes. Low pressure ...