Name: formulations for freeze-drying of bacteria and their influence on cell survival
Uploaded: 2013-08-03T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Formulations for Freeze-drying of Bacteria and Their Influence on Cell Survival at JoVE.com

Arbetet stöddes av Svenska Stiftelsen för miljöstrategisk forskning (MISTRA) via DOM-programmet och Grant 211684 (BACSIN) från Europeiska unionen gemenskapens FP7 ramprogram. Vi tackar J. Engstrand om hjälp med att filma röntgen analys och L. Tang för att hjälpa till med den konceptuella berättande.

Ett. Odling och skörd av P. putida <ol><li> Förbered en startkultur av Pseudomonas putida genom att ympa 100 ml tryptisk sojabuljong (TSB) med en koloni av P. putida-celler odlas på agar kompletterad med tryptisk sojabuljong (TSA). Förvara odlingen vid 30 ° C på en skakande ombord inställd på 130 rpm. </li><li> Efter 7 h överföra en alikvot från startkulturen ekvivalent med 1/10 av den slutliga volymen av den huvudsakliga kulturen till färskt TSB-medium. Hålla cellerna vid 30 °...

<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>

Motivet för denna studie var att undersöka några formuleringsegenskaper som kan vara av betydelse för cellens överlevnad under frystorkning. Även om den inneboende torkning toleransen varierar mellan olika arter, såsom illustreras i figur 1A, trenden på hur väl de olika formuleringar stödcellen överlevnad är likartad. Det är upplysande att börja med en jämförelse av sackaros och Ficoll. Man tror att en viktig faktor för en formulering för att stödja cellöverlevnad är förmågan av f...

<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

Cellulär vatten kan tas bort för att reversibelt inaktivera mikroorganismer för att underlätta lagring. Ett sådant förfarande för avlägsnande är frystorkning, vilket anses vara en mild uttorkning metod. För att underlätta cellöverlevnad under torkning, cellerna formuleras ofta förväg. Formuleringen bildar en matris som bäddar in cellerna och skyddar dem från olika skadliga påkänningar på cellerna under frysning och torkning. Vi presenterar här en generell metod för att utvärdera överlevnaden av celler efter frystorkning och vi illustrera det genom att jämföra resultaten med fyra olika formuleringar: disackariden sackaros av sackaros härledda polymeren Ficoll PM400, och respektive polysackarider hydroxietylcellulosa (HEC ) och hydroxipropylmetylcellulosa (HPMC), på två stammar av bakterier, P. putida KT2440 och A. chlorophenolicus A6. I detta arbete har vi illustrera hur man förbereder formuleringar för frystorkning och hur man kan undersöka mekaismer av cellens överlevnad efter rehydrering genom att karaktärisera formuleringen hjälp av differentialscanningkalorimetri (DSC), ytmätningar spänning, röntgen analys och elektronmikroskopi och relatera dessa data till överlevnad. Polymererna valdes för att få en monomer struktur av respektive polysackarid liknar sackaros till en varierande grad. Med denna metod inställning visade vi att polymerer kan stödja cellöverlevnad så effektivt som disackarider om vissa fysikaliska egenskaper hos formuleringen styrs 1.

Tabell 1 visar data om formulering komposition, termiska händelser registrerats av DSC under upphettning av de frusna formuleringarna, struktur av de torra proven och ytspänningen av formuleringen lösningar. Den Tg sackaros har bestämts till -40 ° C 2, 3 och kan vara svåra att upptäcka för sackaros koncentrationer under 20% vikt / vikt. Den termiska händelsen vid -35 ° C troligen relaterad till uppkomsten av is upplösning 2. Den kristallina strukturen...

Watch this Scientific Journal Video about Formulations for Freeze-drying of Bacteria and Their Influence on Cell Survival at JoVE.com

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

Frystorkning är ofta ett enkelt och bekvämt sätt för att erhålla torra produkter av viabla bakterieceller. En fråga av processen är cellöverlevnad. Vi detalj här ett förfarande för att undersöka hur cellens överlevnad under frystorkning påverkas av egenskaperna hos den använda formuleringen.

Formuleringar för frystorkning av bakterier och deras inverkan på cellöverlevnad

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

Skaffa hemocyter från Hawaiian Bobtail Squid Euprymna scolopes Och observera att de följer Symbiotiska och icke-symbiotiska bakterier

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

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

Upptäckt av post-translationella modifieringar på inhemska intakt nukleosomer med 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

Analysera funktion Små GTPases genom mikroinjektion av plasmider till Polarized epitelceller

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 transkriptionell Profilering av Vuxen mus Cardiomyocytes

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

Isolering och odling av individuella Myofibers och deras satellit celler från vuxna skelettmuskulatur

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

Mätning av effekterna av bakterier på<em&gt; C. Elegans</em&gt; Beteende användning av en analys Egg Retention

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

Strategier för spårning Anastasis, A Cell Survival fenomen som Vänder Apoptos

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

En standardiserad metod för analys av lever Sinusformig endotelceller och deras fenestrationer genom svepelektronmikroskopi

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

Mätning av levnadstid i<em&gt; Brachionus</em&gt; Rotifers: Synkronisering av Maternal Villkor

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

Utreda skadliga effekter av låg trycket Plasma sterilisering på överlevnaden för Bacillus subtilis sporer med Live Cell mikroskopi

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