Name: synthesizing sodium tungstate and sodium molybdate microcapsules via bacterial mineral excretion
Uploaded: 2018-01-30T15:00:00
Duration: 8 min 53 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesizing Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Microcapsules via Bacterial Mineral Excretion at JoVE.com

Under dette arbejde er støttet af Ministeriet for videnskab og teknologi, Taiwan, Kina, give nummer mest 105-2221-E-011-008, og også af avanceret-Connectek Inc., Taipei, Taiwan, ROC kontrakt nummer RD Ref. nr. 6749 og Dept. Ref. nr. 011 gennem den Gradueret Institut for elektro-optisk teknik, National Taiwan University of Science og technology.

Forsigtig: Brug latex handsker, beskyttende briller og en laboratoriekittel for at udføre eksperimentet. Når du bruger biosikkerhed kabinet, tænde den kabinet fan og holde kabinet døren halvt-lukkede.
1. forberedelse af glasperler
<ol><li>Placere 100 glaskugler af diameter 3 mm i en 100 mL laboratorie flaske, og derefter hætten det stramt.</li>
	<li>Autoklave indholdet ved 120 ° C i 10 min.</li>
	<li>Forlade flasken for at køle ned til stuetemperatur, og Placer det i biosikkerhed kabinet.</li>
</ol>2. forberedelse af Lysogeny bouillon (LB)
<ol><li>Opløse 8 g pulver LB-Lennox bouillon i en 500 mL laboratorie flaske med 400 mL vand.</li>
	<li>Rør indholdet med en PTFE magnetiske omrøring bar i 20 min., og derefter hætten det stramt.</li>
	<li>Autoklave indholdet ved 120 ° C i 10 min.</li>
	<li>Forlade løsningen for at køle ned til stuetemperatur og læg den i biosikkerhed kabinet.</li>
	<li>Brug af en pipette, alikvot bouillon til otte 15 mL centrifugeglas i biosikkerhed kabinet (12,5 mL hver).</li>
	<li>Delprøve de resterende bouillon i tre 100 mL laboratorium flasker i biosikkerhed kabinet (100 mL). Cap de tre flasker stramt. Holde dem i biosikkerhed kabinet.</li>
</ol>3. kultur af Shewanella alger
<ol><li>Bruge den dybfrosne befrugtede stamme.</li>
	<li>I biosikkerhed kabinet, udvælge 1 mL af den frosne materiale fra den frosne rør med en rustfrit stål spatel, og læg det i et centrifugeglas, forberedt i trin 3.5.</li>
	<li>Inkuber kulturer i 24 timer i et 37 ° C inkubator.</li>
</ol>4. forberedelse af LB-Lennox (bouillon med Agar) petriskåle
<ol><li>Opløse to tabletter af LB-Lennox (bouillon med agar) i en 100 mL laboratorie flaske med 100 mL vand.</li>
	<li>Rør indholdet med en PTFE magnetiske omrøring bar i 20 min. og derefter hætten det stramt.</li>
	<li>Autoklave indholdet ved 120 ° C i 10 min.</li>
	<li>I biosikkerhed kabinet alikvot af hånd 100 mL opløsning i 4 petriskåle, sikrer hver modtage ~ 25 mL. Forlade løsningen at køle ned til stuetemperatur.</li>
</ol>5. forberedelse af monoklonale bakterier
<ol><li>Mærke de tre flasker forberedt i trin 2.6, #1, #2 og #3, henholdsvis i biosikkerhed kabinet.</li>
	<li>Der afpipetteres 0,1 mL af den resulterende bakteriel suspension i trin 3.3 i flaske #1. Kasket flasken og svinge det i hånden i 1 minut at få en homogen opløsning.</li>
	<li>Der afpipetteres 0,1 mL af den resulterende bakterielle væske i trin 5.2 i flaske #2. Kasket flasken og svinge det i hånden i 1 minut at få en homogen opløsning.</li>
	<li>Der afpipetteres 0,1 mL af den resulterende bakterielle væske i trin 5.3 i flaske #3. Cap flasken og ryst den i hånden i 1 minut at få en homogen opløsning.</li>
	<li>Tilsæt væske i flasken #3 i de 4 petriskåle forberedt i trin 4.4, ved hjælp af et volumen på 0,02 mL.</li>
	<li>Sætte glasperler forberedt i trin 1.3 i de 4 petriskåle anvendes, 4 perler i hver skål.</li>
	<li>Luk låget af Petriskålene og ryste dem i hånden i 1 minut.</li>
	<li>Vend Petriskålene hovedet og Inkuber i et 37 ° C inkubator i 24 timer.</li>
</ol>6. multiplikation af monoklonale bakterier
<ol><li>Hente 7 rør forberedt i trin 2,5.</li>
	<li>Udvælge de deraf følgende monoklonale bakterier fra de 4 Petri retter tilberedt i trin 5.8 med en rustfrit stål-spatel, og læg dem i 7 rør separat.</li>
	<li>Forlade de 7 rør i et 37 ° C inkubator i 24 timer.</li>
	<li>Udvælge ene med den største lysspredning ved hjælp af visuelle kolorimetriske metode.</li>
</ol>7. forberedelse af LB-Lennox bouillon med Glucose og Salt
<ol><li>Sat 10 g LB-Lennox bouillon, 10 g NaCl og 10 g glukose i en 500 mL laboratorie flaske. Tilsæt vand, indtil volumen når 450 mL.</li>
	<li>Rør indholdet med en PTFE magnetiske omrøring bar i 20 min.</li>
	<li>Autoklave indholdet ved 120 ° C i 10 min.</li>
</ol>8. forberedelse af natriumwolframat
<ol><li>Sætte 16,5 g natrium Tungstate Na2WO4.2H,2O i en 100 mL laboratorie flaske med en rustfrit stål spatel. Tilsæt vand, indtil volumen når 50 mL.</li>
	<li>Rør indholdet med en PTFE magnetiske omrøring bar i 20 min.</li>
	<li>Autoklave indholdet ved 120 ° C i 10 min.</li>
	<li>Få filtratet via en vakuum glasfiber filter med porer på 1 µm i biosikkerhed kabinet.</li>
</ol>9. forberedelse af LB natriumwolframat glukose og Salt
<ol><li>Hæld filtratet fik i trin 8,4 i hånden i løsning med glucose og salt forberedt i trin 7.3 i biosikkerhed kabinet.</li>
	<li>I den biosikkerhed kabinet, alikvot med en pipette den 500 mL resulterende løsning taktfast 9.1 til 10 x 50 mL centrifugeglas.</li>
</ol>10. kultur af bakterier
<ol><li>I biosikkerhed kabinet, hente væsken forberedt i trin 6,4 og alikvot det med en pipette til 10 reagensglassene tilberedt i trin 9.2, med hver tube modtage 0,05 mL.</li>
	<li>Ruger 10 rør i et 37 ° C inkubator for 120 h.</li>
</ol>11. høst af BME mineraler
<ol><li>Ultrasonicate hver af de 10 rør trin 9.2 ved 20 KHz med 150 W for 1 h.</li>
	<li>Der centrifugeres rør på 2,025 x g i 1 time.</li>
	<li>Fjern den klare væske i rør med pipette, tilsæt vand, og Gentag derefter trin 11.1 og 11.2 endnu en gang.</li>
	<li>Fjern den klare væske i rør med pipette, tilføje alkohol, og derefter ultrasonicate dem på 20 KHz med 150 W for 1 h.</li>
	<li>Der centrifugeres rør på 2,025 x g i 1 time.</li>
	<li>Gentag trin 11.4 og 11.5 en gang mere</li>
	<li>Høst BME mineraler ved at fjerne den klare væske i rør med pipette; bagefter, straks cap rør uden at løbe nogen tørringsproces.</li>
</ol>12. oscillerende temperatur med Pandoraea sp. og molybdat
<ol><li>Kultur Pandoraea sp. i på samme måde som i trin 2, 3, 4, 5 og 6 for Shewanella alger. Resultatet af dette trin svarer til trin 6.4.</li>
	<li>Gøre LB bouillon med både glukose og salt på samme måde som i trin 7, 8 og 9, bortset fra at 16,5 g natriumwolframat taktfast 7.1 er erstattet med 12 g natriummolybdat, Na2MoO4 · 2H2O. Resultatet af dette trin svarer til trin 9.2.</li>
	<li>Fetch væsken forberedt i trin 12.1 i biosikkerhed kabinet, og alikvot det med en pipette til 10 rør forberedt i trin 12.2, med hver tube modtagende 0,05 mL.</li>
	<li>Ruger 10 rør i trin 12.3 under oscillerende temperaturer for 120 h i en gensidig ryster bad, svingende temperatur 5 gange mellem 25 ° C og 37 ° C, med hver temperatur varede i 12 timer.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Chertok, B., Moffat, B. A., David, A. E., Yu, F., Bergemann, C., Ross, B. D., Yang, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iron+Oxide+Nanoparticles+as+a+Drug+Delivery+Vehicle+for+MRI+Monitored+Magnetic+Targeting+of+Brain+Tumors.">Iron Oxide Nanoparticles as a Drug Delivery Vehicle for MRI Monitored Magnetic Targeting of Brain Tumors.</a> Biomaterials. 29 (4), 487 (2008).</li><li>Mansur, C., Pope, M., Pascucci, M. R., Shivkumar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zirconia-Calcium+Phosphate+Composites+for+Bone+Replacement.">Zirconia-Calcium Phosphate Composites for Bone Replacement.</a> Ceramics Int. 24, 11 (1998).</li><li>Wang, Y., Arandiyan, H., Jason Scott, J., Bagheri, A., Dai, H., Amal, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+ordered+meso/macroporousmetal+oxides+for+heterogeneous+catalysis:+a+review.">Recent advances in ordered meso/macroporousmetal oxides for heterogeneous catalysis: a review.</a> J. Mater. Chem. A. 5, 8825 (2017).</li><li>Kleshch, V. I., Rackauskas, S., Nasibulin, A. G., Kauppinen, E. I., Obraztsova, E. D., Obraztsov, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Field+Emission+Properties+of+Metal+Oxide+Nanowires.">Field Emission Properties of Metal Oxide Nanowires.</a> J. of Nanoelectron. and Optoelectron. 7, 35 (2012).</li><li>Ismagilov, R. R., Tuyakova, F. T., Kleshch, V. I., Obraztsova, E. A., Obraztsov, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CVD+nanographite+films+covered+by+ALD+metal+oxides:+structural+and+field+emission+properties.">CVD nanographite films covered by ALD metal oxides: structural and field emission properties.</a> Phys. Status Solidi C. 12 (7), 1022 (2015).</li><li>Mor, G. K., Shankar, K., Paulose, M., Varghese, O. K., Grimes, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+Highly-Ordered+TiO2+Nanotube+Arrays+in+Dye-Sensitized+Solar+Cells.">Use of Highly-Ordered TiO2 Nanotube Arrays in Dye-Sensitized Solar Cells.</a> NANO LETT. 6 (2), 215-218 (2006).</li><li>Lee, J. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gas+sensors+using+hierarchical+and+hollow+oxide+nanostructures:+Overview.">Gas sensors using hierarchical and hollow oxide nanostructures: Overview.</a> Sensors and Actuators B. 140, 319 (2009).</li><li>Poizot, P., Laruelle, S., Grugeon, S., Dupont, L., Tarascon Shankar, J. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-sized+transition-metal+oxides+as+negative-electrode+materials+for+lithium-ion+batteries.">Nano-sized transition-metal oxides as negative-electrode materials for lithium-ion batteries.</a> Nature. 407, 496 (2000).</li><li>Jang, D., Meza, L. R., Greer, F., Greer, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+deformation+of+three-dimensional+hollow+ceramic+nanostructures.">Fabrication and deformation of three-dimensional hollow ceramic nanostructures.</a> Nature Materials. 12, 893 (2013).</li><li>Lazarus, A., Florijn, H. C. B., Reis, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geometry-Induced+Rigidity+in+Nonspherical+Pressurized+Elastic+Shells.">Geometry-Induced Rigidity in Nonspherical Pressurized Elastic Shells.</a> PRL. 109, 144301 (2012).</li><li>Vella, D., Ajdari, A., Vaziri, A., Boudaoud, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indentation+of+Ellipsoidal+and+Cylindrical+Elastic+Shells.">Indentation of Ellipsoidal and Cylindrical Elastic Shells.</a> PRL. 109, 144302 (2012).</li><li>Xu, H., Wang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Template+Synthesis+of+Multishelled+Cu2O+Hollow+Spheres+with+a+Single-Crystalline+Shell+Wall.">Template Synthesis of Multishelled Cu2O Hollow Spheres with a Single-Crystalline Shell Wall.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 46, 1489 (2007).</li><li>Li, B., Shao, X., Hao, Y., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic-spray-assisted+synthesis+of+metal+oxide+hollow/mesoporous+microspheres+for+catalytic+CO+oxidations.">Ultrasonic-spray-assisted synthesis of metal oxide hollow/mesoporous microspheres for catalytic CO oxidations.</a> RSC Adv. 5, 85640 (2015).</li><li>Yu, J., Wang, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrothermal+Synthesis+and+Photocatalytic+Activity+of+Mesoporous+Titania+Hollow+Microspheres.">Hydrothermal Synthesis and Photocatalytic Activity of Mesoporous Titania Hollow Microspheres.</a> Powder Tech. 301, 96 (2016).</li><li>Xu, G., Zhang, X., Cui, H., Zhang, Z., Ding, J., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+synthesis+of+mesoporous+SnO2+microspheres+using+bioactive+yeast+cell.">Facile synthesis of mesoporous SnO2 microspheres using bioactive yeast cell.</a> Powder Tech. 301, 96 (2016).</li><li>Nomura, T., Tanii, S., Ishikawa, M., Tokumoto, H., Konishi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+hollow+zirconia+particles+using+wet+bacterial+templates.">Synthesis of hollow zirconia particles using wet bacterial templates.</a> Adv. Powder Tech. 24, 1013 (2013).</li><li>Frankel, R. B., Bazylinski, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biologically+Induced+Mineralization+by+Bacteria.">Biologically Induced Mineralization by Bacteria.</a> Rev. in Mineralogy and Geochem. 54 (1), 95 (2003).</li><li>Bazylinski, D. A., Frankel, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biologically+Controlled+Mineralization+in+Prokaryotes.">Biologically Controlled Mineralization in Prokaryotes.</a> Rev. in Mineralogy and Geochem. 54 (1), 217 (2003).</li><li>Lin, P. -. H., Huang, Y. -. T., Lin, F. -. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sodium+Tungstate+and+Sodium+Molybdate+Hollow+Microspheres+Biologically+Controlled+Mineralization+in+Prokaryotes.">Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Hollow Microspheres Biologically Controlled Mineralization in Prokaryotes.</a> ECS J. of Solid State Sci. and Tech. 6 (3), N3113 (2017).</li></ol>

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Hvad angår self-konsekvens af de eksperimentelle resultater er forberedelse og multiplikation af monoklonale bakterier kritisk. Dette eksperiment, forskellig fra den skabelon syntese eksperimenter15,16, ansat bioaktive gram-negative bakterier. For at få en enkelt væg, valgte vi prokaryote bakterier i stedet for eukaryote bakterier som gær15. For at opnå en kugleform med en længde-til-diameter-forhold på 1:1, i stedet for en større længde-til-diameter-forhold16, fodret vi bakterier med en langt højere koncentration af oxyanions til at manipulere dem til at skrumpe ind en kugleform, hvilket gør mikrokapsler med en enkelt, runde og tynde væg (< 30 nm).
Da BME afhængig hovedsagelig justere koncentrationen af oxyanions til at styre metabolismen af bakterierne, funktioner det to begrænsninger. For det første, koncentrationen af oxyanions er begrænset af opløselighed, selvom koncentrationen skal være så højt som muligt. Andet, mest bakteriel metabolismer vil stoppe ved en temperatur over 45 ° C eller under 5 ° C, henholdsvis øvre og nedre grænser for vores eksperiment.
Trods disse to begrænsninger rummer BME store muligheder for at gøre metaloxid materialer af praktisk interesse. For at underbygge denne påstand fremlagde vi prøve denne metode for at gøre zirconium mikrokapsler og jern mikrokapsler — den tidligere at være en god kandidat materiale til kunstige knogler, og sidstnævnte for drug delivery.

Metal metaloxid udnyttes for drug delivery1, bygge kunstige ben2, Heterogen katalyse3, field emission4,5, solceller6, gas sensorer7, og lithium batterier8. For praktiske anvendelser, den mekaniske styrke af både nanokrystaller og deres mikrostruktur er afgørende. Blandt mikrostrukturer, kan hule shell strukturer bruges til at oprette letvægts, mekanisk robust materialer9. Blandt hule shell strukturer, er en kugleform kendt for at være mere stift end en elliptisk form; sidstnævnte har en større længde-til-diameter-forhold end tidligere10,11. Dette arbejde beskriver en protokol for syntese sfæriske mikrokapsler via bakterier med en ikke-toksiske metode under en omgivende tilstand, som står i kontrast med de alternative metoder, herunder skabelon syntese metode12 ultralyd-spray-assisteret syntese metode13 og hydrotermiske metode14. Nogle af de alternative metoder kræver skabeloner12, nogle en temperatur så højt som 500 ° C13, og nogle højt tryk14. Som for den deraf følgende struktur, metoden skabelon syntese udnytte skabelonen gær bringer om en kerne-shell struktur15, i stedet for én med en enkelt væg, og som anvender skabelonen E. coli producerer en struktur med længde-til-diameter-forhold i 1.7:0.8, og er ikke sfæriske. 16.
I dette arbejde, har vi gjort metaloxid mikrokapsler med en enkelt væg og kugleform under en omgivende tilstand ved at udnytte bakteriel stofskifte. I bakterielle glykolyse, en kemisk proces, der metabolizes carbon kilder, som glucose og lactose, betragtes carbon kilder oprindelsen af den reducerende effekt genereret deri. Vi manipuleret bakteriel metabolisme ved at justere koncentrationen af CO2 kilder at nå ønskede mål. Denne metode er miljøvenlige, ved hjælp af ikke-giftige agenser og bruger meget mindre strøm, elektricitet. Endelig, denne metode giver mulighed for masseproduktion af mikrokapsler blot ved at øge mængden af bouillon.
Forud for metoden, der har været en anden to metoder udnytte bakteriel stofskifte at gøre mineraler: biologisk induceret mineralisering (BIM)17 og biologisk kontrolleret mineralisering (BCM)18. Hverken BIM eller BCM kan bruges til at gøre natrium tungstate og molybdat tungstate mikrokapsler ligesom vores proces, der er udpeget som bakteriel mineral udskillelse (BME)19. I dette eksperiment, form af mikrokapsler kan kontrolleres for at have en længde-til-diameter-forhold fra 10:1 til 1:1, og størrelsen af nanopartikel korn formularen skaller kan justeres spænder fra 15 nm til 110 nm.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>LB(Lennox)broth with agar tablets</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L7075</td>
			<td>1 tablet for 50 mL broth with agar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB (Lennox) broth</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L3022-1KG</td>
			<td>LB (Lennox) powder 1 kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dextrose anhydrous</td>
			<td>Nihon Shiyaku Reagent</td>
			<td>PL 78695</td>
			<td>glucose</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Tungstate</td>
			<td>Nihon Shiyaku Reagent</td>
			<td>PL 76050</td>
			<td>Na2WO4 &#183; 2H2O</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Molybdate</td>
			<td>Nihon Shiyaku Reagent</td>
			<td>PL103564</td>
			<td>Na2MoO4 &#183; 2H2O</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride</td>
			<td>Nihon Shiyaku Reagent</td>
			<td>PL 68131</td>
			<td>NaCl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol 99.5%</td>
			<td>Acros organics</td>
			<td>AC615090040</td>
			<td>CH3CH2OH</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water</td>
			<td>Made in our university</td>
			<td></td>
			<td>de-ionlized water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclave</td>
			<td>Tomin Medical Equipmenco, Ltd., Taipei City, Taiwan, ROC</td>
			<td>TM-329</td>
			<td>heat to 120 &#176;C for 10 min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Digit System Laboratory System, New Taipei City, Taiwan, ROC</td>
			<td>DSC302SD</td>
			<td>centrifuge at 2025 x g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>-80 &#176;C Refrigerator</td>
			<td>Panasonic</td>
			<td>MDF-U3386S</td>
			<td>Use to deep-freeze cryopreserve strain</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic Homogenizer Sonicator Processor Cell Disruptor</td>
			<td>Lenox</td>
			<td>UPS-150</td>
			<td>frequency 20 KHz power 150 W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator</td>
			<td>Customer made</td>
			<td>custom made</td>
			<td>heat to 40 &#176;C or cool to 18 &#176;C with time cotrol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reciprocal shaking baths</td>
			<td>Kingtech Scientific Co., Ltd</td>
			<td>WBS-L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Stirring Hot Plate</td>
			<td>Corning</td>
			<td>#6797-620D</td>
			<td>use with PTFE magnetic stirring bar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biosafety cabinet</td>
			<td>Zong Yen co., LTD</td>
			<td>ZYBH-420</td>
			<td>All bacteria related process are done here</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning electron microscope</td>
			<td>JEOL</td>
			<td>JSM-6500F</td>
			<td>SEM Images</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL centrifudge tube</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>14-432-22</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 mL centrifudge tube</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>14-959-53A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory bottle 100 mL</td>
			<td>Duran</td>
			<td>21 801 24 5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory bottle 500 mL</td>
			<td>Duran</td>
			<td>21 801 44 5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel spatula</td>
			<td>Chemglass</td>
			<td>CG-1981-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE Disposable Stir Bars</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>S68066</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Petri Dishes</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>S33580A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shewanella algae</td>
			<td>Courtesy of author #3</td>
			<td>Courtesy of author #3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pandoraea sp.</td>
			<td>Courtesy of author #3</td>
			<td>Courtesy of author #3</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesizing sodium tungstate and sodium molybdate microcapsules via bacterial mineral excretion

Vi præsenterer en metode, den bakterielle mineral udskillelse (BME), for syntese af to slags mikrokapsler, natriumwolframat og natriummolybdat og to metaloxider tilsvarende nanopartikler — tidligere at være så lille som 22 nm og de sidstnævnte 15 nm. Vi fodres to stammer af bakterier, Shewanella alger og Pandoraea sp., med forskellige koncentrationer af tungstate eller molybdat ioner. Koncentrationerne af tungstate og molybdat blev justeret for at gøre mikrokapsler af forskellige længde-til-diameter nøgletal. Vi fandt, at jo højere koncentrationen jo mindre nanopartikler var. Nanopartikler kom ind med tre længde-til-diameter nøgletal: 10:1, 3:1 og 1:1, som blev opnået ved at fodre bakterier henholdsvis med en lav koncentration, en medium koncentration og en høj koncentration. Billeder af de hule mikrokapsler blev taget via scanning electron microsphere (SEM). Deres krystal strukturer blev verificeret ved røntgen diffraktion (XRD) — krystalstruktur af molybdat mikrokapsler er Na2MoO4 og tungstate mikrokapsler er Na2WO4 med Na2W2O7. Disse sammenstillinger alle blev udført under en i nærheden af omgivende tilstand.

Figur 1 viser ægte sfæriske mikrokapsler. Begge to stammer af bakterien, Shewanella alger og Pandoraea sp., oprindelig har et længde-til-diameter-forhold på 3:1. For at opnå længde-til-diameter-forhold på 1:1, en høj koncentration (> 100 mM) af metal oxyanions er påkrævet. En lav koncentration (< 5 mM) af oxyanions kan resultere i en længde diameter forholdet 10:1, som at i figur 2, som kan følge af tilstrømningen af oxyanions, blokering binære fission af bakterier. Endelig, for at opnå et længde-til-diameter-forhold på 3:1, som det i figur 3, en medium koncentration (~ 20 mM) af oxyanions er nødvendig. Dannelsen af sfæriske skaller, med en længde-til-diameter-forhold på 1:1, kan være fremkaldt af bakteriel drev, der gør sig skrumpe deres areal for at balancere indtaget af oxyanions mens spreder oxyanions gennem cellemembranen. De tre tal angive sammen længde-til-diameter-forhold kan indstilles til mellem 10:1 og 1:1 blot ved at justere koncentrationen af oxyanions.
Figur 4 og figur 5 viser nanopartikel korn natriummolybdat i forskellige størrelser: de mindre én bliver 15 nm, og den større en 110 nm. Bemærk, at i figur 5, på de ikke-knuste skaller, partikler af 110 nm kan stadig være lænket til hinanden, danner porøse skaller. Jo større en blev opnået gennem oscillerende temperatur de dyrkningsbaserede bouillon 5 gange mellem 25 ° C og 37 ° C, med hver temperatur varede i 12 timer. Under temperatur-svingning, kerner af forskellige størrelser kan ikke kun blive produceret men også opretholde mikro-kugleformet struktur, hvilket betyder, vi kan gøre mikrokapsler med forskellige kornstørrelser fra 15 nm til 110 nm, bare ved at kontrollere bouillon temperatur .
Figur 6 viser den ødelagte mur med større korn opholder sig ved siden af åbningen af væggen. Vægtykkelse er omkring 22 nm og større kornet er omkring 40-60 nm. Forskellen i størrelse kan skyldes forskellige metaboliske processer, som endnu ikke er identificeret.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig1.jpg"> Figur 1: The SEM billede af hule sfæriske skaller med en længde-til-diameter-forhold på 1:1. Denne struktur var lavet af natriumwolframat udskilles af alger, Shewanella med glukose som CO2-kilde. Genoptrykt med tilladelse fra ECS J. Solid State Sci. og Tech., 6, stk. 3, N3113 (2017). Copyright 2017, den elektrokemiske samfund. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig1large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig2.jpg"> Figur 2: The SEM billede af hule lang glødetråd skaller med en længde-til-diameter-forhold på 10:1. Denne struktur var lavet af natriummolybdat udskilles af Pandoraea sp. med glukose som CO2-kilde. Genoptrykt med tilladelse fra ECS J. Solid State Sci. og Tech., 6, stk. 3, N3113 (2017). Copyright 2017, den elektrokemiske samfund. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig2large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig3.jpg"> Figur 3: The SEM billede af brudt hule stang-formede skaller med en længde-til-diameter-forhold på 3:1. Denne struktur var lavet af natriumwolframat udskilles af alger, Shewanella med glukose som CO2-kilde. Genoptrykt med tilladelse fra ECS J. Solid State Sci. og Tech., 6, stk. 3, N3113 (2017). Copyright 2017, den elektrokemiske samfund. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig3large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig4.jpg"> Figur 4: The SEM billede af knust natrium molybdat skaller med en kornstørrelse på partikel af 15 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig4large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig5.jpg"> Figur 5: The SEM billede af knust og ikke knust natrium molybdat skaller med en kornstørrelse på partikel af 110 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig5large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig6.jpg"> Figur 6: The SEM billede af brudt hule skaller med en længde-til-diameter-forhold på 1:1. Denne struktur var lavet af natriumwolframat udskilles af alger, Shewanella med glukose som CO2-kilde. Granulat med en størrelse omkring 40-60 nm hænge udenfor skallen lige næste til et stort hul, mens selve skallen er lavet af granulat med en størrelse omkring 22 nm. Genoptrykt med tilladelse fra ECS J. Solid State Sci. og Tech., 6, stk. 3, N3113 (2017). Copyright 2017, den elektrokemiske samfund. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig6large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Synthesizing Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Microcapsules via Bacterial Mineral Excretion at JoVE.com

Synthesizing Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Microcapsules via Bacterial Mineral Excretion

Dette arbejde præsenterer en protokol til fremstilling natrium tungstate og natrium molybdat mikrokapsler via bakterier og deres tilsvarende nanopartikler.

Syntese natriumwolframat og natrium molybdat mikrokapsler via bakteriel Mineral udskillelse

We present a method, the bacterial mineral excretion (BME), for synthesizing two kinds of microcapsules, sodium tungstate and sodium molybdate, and the ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Isolation and Preparation of Bacterial Cell Walls for Compositional Analysis by Ultra Performance Liquid Chromatography

Isolering og forberedelse af bakteriecellevægge til kompositorisk analyse af ultraperformet væskekromatografi

The bacterial cell wall is critical for the determination of cell shape during growth and division, and maintains the mechanical integrity of cells in the ...

Facile and Efficient Preparation of Tri-component Fluorescent Glycopolymers via RAFT-controlled Polymerization

Facile og effektiv forberedelse af Tri-komponent fluorescerende Glycopolymers via RAFT-kontrolleret polymerisation

Synthetic glycopolymers are instrumental and versatile tools used in various biochemical and biomedical research fields. An example of a facile and ...

A Method to Manipulate Surface Tension of a Liquid Metal via Surface Oxidation and Reduction

En metode til at manipulere overfladespænding en Liquid Metal via Surface oxidation og reduktion

Controlling interfacial tension is an effective method for manipulating the shape, position, and flow of fluids at sub-millimeter length scales, where ...

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

Syntese af Protein biokonjugater<em&gt; via</em&gt; Cystein-maleimid Kemi

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the ...

The Preparation and Properties of Thermo-reversibly Cross-linked Rubber Via Diels-Alder Chemistry

Fremstillingen og egenskaberne af Thermo-reversibelt Tværbundet Rubber Via Diels-Alder Kemi

A method for using Diels Alder thermo-reversible chemistry as cross-linking tool for rubber products is demonstrated. In this work, a commercial ...

Preparation of Hollow Polystyrene Particles and Microcapsules by Radical Polymerization of Janus Droplets Consisting of Hydrocarbon and Fluorocarbon Oils

Forberedelse af hule polystyren partikler og mikrokapsler ved radikale polymerisering af Janus dråber bestående af kulbrinte og Fluorocarbon olier

In this article, we have demonstrated a method for producing hollow particles and microcapsules using oil droplets consisting of hydrocarbon oil (styrene) ...

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Fabrikation og afprøvning af katalytisk aerogeler fremstillet Via Rapid superkritisk ekstraktion

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

Synthesis of Substrate-Bound Au Nanowires Via an Active Surface Growth Mechanism

Syntese af substrat-bundet Au Nanowires Via en aktiv overflade vækst mekanisme

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a ...

A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction

En hurtig syntese metode til Au, Pd og Pt aerogeler Via direkte løsning-baseret reduktion

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various ...

Extending the Lifespan of Soluble Lead Flow Batteries with a Sodium Acetate Additive

Forlænge levetiden for opløselige bly Flow batterier med en natrium acetat tilsætningsstof

In this report, we present a method for the construction of a soluble lead flow battery (SLFB) with an extended cycle life. By supplying an adequate ...