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

Dit werk wordt ondersteund door het ministerie van wetenschap en technologie, Taiwan, Republiek van China, onder nummer meest 105-2221-E-011-008 verlenen, en ook door Geavanceerd-Connectek Inc, Taipei, Taiwan, ROC onder contract nummer RD Ref. No. 6749 en Dept. Ref. nr. 011 via de Afgestudeerd Instituut voor elektro-optische Engineering, National Taiwan University of Science en technologie.

Let op: Gebruik latex handschoenen, beschermende brillen en de vacht van een laboratorium voor het uitvoeren van het experiment. Wanneer u gebruikmaakt van het kabinet van de bioveiligheid, zet de kast ventilator en houden de kastdeur half gesloten.
1. bereiding van glaskralen
<ol><li>100 glaskralen 3 mm diameter plaats in een fles van 100 mL laboratorium en vervolgens het kapje strak.</li>
	<li>Autoclaaf de inhoud bij 120 ° C gedurende 10 minuten.</li>
	<li>Laat de fles om afkoelen tot kamertemperatuur, dan plaatst u deze in het biosafety kabinet.</li>
</ol>2. bereiding van lysogenie Bouillon (LB)
<ol><li>Los 8 g poeder van LB-Lennox Bouillon in een fles van 500 mL laboratorium met 400 mL water.</li>
	<li>Roer de inhoud met een magnetische roeren bar PTFE voor 20 min, en vervolgens het kapje strak.</li>
	<li>Autoclaaf de inhoud bij 120 ° C gedurende 10 minuten.</li>
	<li>Laat de oplossing afkoelen tot kamertemperatuur en breng dit in de bioveiligheid kabinet.</li>
	<li>Met behulp van een precisiepipet, aliquoot de Bouillon in acht 15 mL centrifuge buizen in het biosafety kabinet (12,5 mL elk).</li>
	<li>Aliquot de resterende Bouillon tot drie flessen van 100 mL laboratorium in het biosafety kabinet (van elke 100 mL). De drie flessen strak Cap. Houd ze in de bioveiligheid kabinet.</li>
</ol>3. cultuur van Shewanella algen
<ol><li>Gebruik de diepgevroren cryopreserved stam.</li>
	<li>1 mL van de ingevroren materiaal uit de bevroren buis uitzoeken met een spatel roestvrij staal in het biosafety kabinet, en plaats deze in een centrifugebuis bereid in stap 3.5.</li>
	<li>De culturen gedurende 24 uur in een incubator 37 ° C te incuberen.</li>
</ol>4. voorbereiding van de petrischaaltjes LB-Lennox (Bouillon met Agar)
<ol><li>Los twee tabletten van LB-Lennox (Bouillon met agar) in een fles van 100 mL laboratorium met 100 mL water.</li>
	<li>Roer de inhoud met een PTFE magnetische roeren bar gedurende 20 minuten en vervolgens het kapje strak.</li>
	<li>Autoclaaf de inhoud bij 120 ° C gedurende 10 minuten.</li>
	<li>In het biosafety kabinet ontvangen door hand 100 mL oplossing in 4 petrischalen, ervoor te zorgen elk aliquot ~ 25 mL. Laat de oplossing afkoelen tot kamertemperatuur.</li>
</ol>5. bereiding van Monoclonal bacteriën
<ol><li>Label in het biosafety kabinet, de drie flessen bereid in stap 2.6, #1 en #2 #3, respectievelijk.</li>
	<li>Pipetteer 0,1 mL van de resulterende bacteriële suspensie in stap 3.3 in fles #1. Dop van de fles en swing het met de hand voor 1 min om een homogene oplossing.</li>
	<li>Pipetteer 0,1 mL van de resulterende bacteriële vloeistof in stap 5.2 in fles #2. Dop van de fles en swing het met de hand voor 1 min om een homogene oplossing.</li>
	<li>Pipetteer 0,1 mL van de resulterende bacteriële vloeistof in stap 5.3 in fles #3. Dop van de fles en schud het met de hand voor 1 min om een homogene oplossing.</li>
	<li>Pipetteer de vloeistof in de fles #3 in de 4 petrischalen bereid in stap 4.4, met behulp van een volume van elk 0,02 mL.</li>
	<li>Zet de glazen kralen in stap 1.3 naar de 4 petrischalen gebruikt, 4 kralen in elk gerecht bereid.</li>
	<li>Sluit de deksels van de petrischaaltjes en schud ze met de hand voor 1 min.</li>
	<li>De petrischaaltjes ondersteboven en broeden in een incubator 37 ° C gedurende 24 uur.</li>
</ol>6. de vermenigvuldiging van Monoclonal bacteriën
<ol><li>7 buizen bereid in stap 2.5 halen.</li>
	<li>De resulterende monoclonal bacteriën uit de 4 Petri gerechten bereid in stap 5.8 met een RVS-spatel uitzoeken, en leg ze in 7 buizen afzonderlijk.</li>
	<li>Laat de 7 buizen in een incubator 37 ° C gedurende 24 uur.</li>
	<li>Degene met de grootste lichtverstrooiing visuele colorimetrische methode uitzoeken.</li>
</ol>7. bereiding van LB-Lennox bouillon met Glucose en zout
<ol><li>LB-Lennox Bouillon 10 g, 10 g NaCl en 10 g glucose in een fles van 500 mL laboratorium gebracht. Voeg water toe totdat het volume 450 mL bereikt.</li>
	<li>Roer de inhoud met een PTFE magnetische roeren bar gedurende 20 minuten.</li>
	<li>Autoclaaf de inhoud bij 120 ° C gedurende 10 minuten.</li>
</ol>8. bereiding van natrium wolframaat
<ol><li>Zet 16.5 g natrium wolframaat nb2WO4.2H,2O in een fles van 100 mL laboratorium met een spatel roestvrij staal. Voeg water toe totdat het volume 50 mL bereikt.</li>
	<li>Roer de inhoud met een PTFE magnetische roeren bar gedurende 20 minuten.</li>
	<li>Autoclaaf de inhoud bij 120 ° C gedurende 10 minuten.</li>
	<li>In het biosafety kabinet, krijgen filtraat via een vacuüm polyester filter met poriën van 1 µm.</li>
</ol>9. voorbereiding van LB met Glucose, zout en natrium wolframaat
<ol><li>Giet in het biosafety kabinet, het filtraat opgedaan in stap 8.4 met de hand in de oplossing met glucose en zout bereid in stap 7.3.</li>
	<li>In de bioveiligheid kast, aliquoot met een pipet de resulterende oplossing van 500 mL in stap 9.1 in 10 x 50 mL centrifuge buizen.</li>
</ol>10. cultuur van bacteriën
<ol><li>In het biosafety kabinet, halen de bereid in stap 6.4 en aliquoot het met een pipet in de 10 reageerbuisjes bereid in stap 9.2, met elke buis ontvangen van 0,05 mL vloeistof.</li>
	<li>Incubeer de 10 buizen in een 37 ° C incubator voor 120 h.</li>
</ol>11. de oogst van BMT mineralen
<ol><li>Ultrasonicate elk van de 10 buizen in stap 9.2 op 20 KHz met 150 W voor 1 h.</li>
	<li>Centrifugeer de buizen bij 2.025 x g gedurende 1 h.</li>
	<li>Verwijderen van de heldere vloeistof in de buizen met een pipet, voeg water toe en herhaalt u vervolgens stap 11.1 en 11.2 één meer tijd.</li>
	<li>Verwijderen van de heldere vloeistof in de buizen met een pipet, alcohol toevoegen en klik vervolgens ultrasonicate hen op 20 KHz met 150 W voor 1 h.</li>
	<li>Centrifugeer de buizen bij 2.025 x g gedurende 1 h.</li>
	<li>Herhaal stap 11.4 en 11,5 nog een keer</li>
	<li>Oogst BME mineralen door het verwijderen van de heldere vloeistof in de buizen met een pipet; Daarna, cap onmiddellijk de buizen zonder het uitvoeren van een droogprocédé.</li>
</ol>12. oscillerende temperatuur met Pandoraea sp. en molybdaat
<ol><li>Cultuur, Pandoraea sp. , op dezelfde manier als in stap 2, 3, 4, 5 en 6 voor Shewanella algen. Het resultaat van deze stap komt overeen met die van stap 6.4.</li>
	<li>Maak van de pond-Bouillon met zowel glucose en zout in de dezelfde manier als in stap 7, 8 en 9, behalve dat de 16.5 g natrium wolframaat in stap 7.1 wordt vervangen door 12 g van natriummolybdaat, Na2MoO4 · 2H2O. Het resultaat van deze stap komt overeen met die van stap 9.2.</li>
	<li>In het biosafety kabinet, fetch de vloeistof bereid in stap 12.1 en aliquoot met een pipet in de 10 buizen bereid in stap 12.2, met elk ontvangende 0,05 mL tube.</li>
	<li>Incubeer de 10 buizen in stap 12.3 bij schommelende temperaturen voor 120 h in een wederzijdse bad, de temperatuur 5 keer tussen 25 ° C en 37 ° C, bij elke temperatuur gedurende 12 h oscillerende schudden.</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>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Wat betreft de zelf-consistentie van de experimentele resultaten zijn de voorbereiding en de vermenigvuldiging van monoclonal bacteriën kritisch. Dit experiment, anders dan de sjabloon synthese experimenten15,16, werkzaam bioactieve gram-negatieve bacteriën. Als u op een enkele muur, kozen we voor prokaryote bacteriën in plaats van eukaryotische bacteriën zoals gist15. Om te bereiken een bolvorm met een lengte-naar-diameter verhouding van 1:1, in plaats van een grotere lengte-naar-diameter verhouding16, we gevoed bacteriën met een veel hogere concentratie van oxyanions om te manipuleren om te krimpen in een bolvorm, microcapsules waardoor met een honkslag, ronde, en dunne muur (< 30 nm).
Aangezien de BMT hoofdzakelijk een beroep op het aanpassen van de concentratie van oxyanions om te controleren van het metabolisme van de bacteriën, beschikt het over twee beperkingen. Ten eerste, de concentratie van oxyanions wordt beperkt door de oplosbaarheid, hoewel de concentratie zo hoog mogelijk moet. Tweede, meest bacteriële stofwisseling stopt bij een temperatuur van meer dan 45 ° C of onder 5 ° C, respectievelijk de boven- en ondergrenzen van ons experiment.
Ondanks deze twee beperkingen heeft de BMT een groot potentieel voor het maken van metaaloxide materialen van praktisch belang. Om deze bewering te staven, gaan wij proberen deze methode om zirkonium microcapsules en ijzer microcapsules — de eerste een goede kandidaat materiaal voor kunstmatige botten, en de laatste voor drug delivery.

Metaaloxide nanodeeltjes worden uitgebuit voor drug delivery1, bouw kunstmatige botten2, heterogene katalyse3, veld emissie4,5, zonnecellen6, gas sensoren7, en Lithium batterijen8. Voor praktische toepassingen zijn de mechanische sterkte van nanokristallen én hun microstructuur van cruciaal belang. Onder de microstructuren, kunnen lege huls structuren worden gebruikt voor het maken van lichtgewicht, mechanisch robuuste materialen9. Onder lege huls structuren, is een bolvorm bekend om zijn meer rigide dan een ellipsoïdale vorm; de laatste heeft een grotere lengte-naar-diameter verhouding dan de voormalige10,11. Dit werk beschrijft een protocol voor het synthetiseren van sferische microcapsules via bacteriën met een niet-toxisch methode onder een ambient aandoening, die met de alternatieve methoden contrasteert, met inbegrip van de sjabloon synthese methode12, Ultrasone-spray-bijgewoonde synthese methode13 en hydrothermale methode14. Sommige van de alternatieve methoden vereisen sjablonen12, wat een temperatuur zo hoog als 500 ° C13en sommige een hoge druk14. Wat betreft de resulterende structuur, de sjabloon synthese methode met behulp van de sjabloon gist bewerkstelligt een kern-shell structuur15, in plaats van met een enkele muur, en degene die met behulp van de sjabloon E. coli produceert een structuur met lengte-naar-diameter verhouding van 1.7:0.8, en is niet bolvormig. 16.
In dit werk hebben wij een metaaloxide microcapsules met een enkele muur en van sferische vorm onder een ambient voorwaarde door te profiteren van bacteriële metabolisme. In de bacteriële glycolyse, een chemisch proces dat koolstof bronnen, zoals glucose en lactose metaboliseert, koolstof bronnen worden beschouwd als de oorsprong van het reducerend vermogen gegenereerd daarin. We bacteriële metabolisme gemanipuleerd door de concentratie van koolstof bronnen om gewenste uiteinden passen. Deze methode is milieuvriendelijk, met behulp van niet-toxische agentia en verbruikt veel minder stroom van elektriciteit. Ten slotte, met deze methode kunt de massaproductie van microcapsules gewoon door het verhogen van het volume van Bouillon.
Voorafgaand aan de methode, zijn er een andere twee methoden gebruik te maken van bacteriële metabolisme zodat mineralen: biologisch geïnduceerde mineralisatie (BIM)17 en biologisch gecontroleerde mineralisatie (BCM)18. BIM en niet BCM kan worden gebruikt voor het maken van natrium wolframaat en molybdaat wolframaat microcapsules zoals onze proces, dat is uitgeroepen tot de bacteriële minerale uitscheiding (BMT)19. In dit experiment, de vorm van microcapsules kan worden gecontroleerd om een lengte-naar-diameter verhouding van 10:1 tot 1:1, en de grootte van nanoparticle korrels dat formulier de schelpen kunnen worden aangepast aan de variërend van 15 nm tot 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

Presenteren we een methode, de bacteriële minerale uitscheiding (BMT), voor de synthese van twee soorten microcapsules, natrium wolframaat en natriummolybdaat en de twee metaaloxiden bijbehorende nanodeeltjes — de eerste zo klein als 22 nm en de laatste 15 nm. We gevoed twee stammen van bacteriën, Shewanella algen en Pandoraea sp., met verschillende concentraties van wolframaat of molybdaat ionen. De concentraties van wolframaat en molybdaat werden aangepast om microcapsules van verschillende lengte-naar-diameter verhouding. We vonden dat hoe hoger de concentratie hoe kleiner de nanodeeltjes waren. De nanodeeltjes kwam met drie lengte-naar-diameter verhouding: 10:1, 3:1 en 1:1, die werden bereikt door het voeren van de bacteriën respectievelijk met een lage concentratie, een middelgrote concentratie en een hoge concentratie. De beelden van de holle microcapsules werden genomen via de scanning electron microsfeer (SEM). Hun kristalstructuren werden gecontroleerd door röntgendiffractie (XRD) — de kristalstructuur van molybdaat microcapsules is Na2MoO4 en die van wolframaat microcapsules nb2WO4 met Na2W2O7. Deze syntheses alle werden uitgevoerd onder een in de omgeving van ambient voorwaarde.

Figuur 1 toont echte sferische microcapsules. Beide de twee stammen van de bacterie, Shewanella algen en Pandoraea sp., oorspronkelijk hebben een lengte-naar-diameter verhouding van 3:1. Voor het bereiken van de lengte-naar-diameter verhouding van 1:1, een hoge concentratie (> 100 mM) van metalen oxyanions vereist is. Een lage concentratie (< 5 mM) oxyanions kan leiden tot een lengte / diameterverhouding van 10:1, als dat in Figuur 2, die leiden de instroom van de oxyanions tot kan, het blokkeren van de binaire deling van bacteriën. Tot slot, voor het bereiken van een lengte-naar-diameter verhouding van 3:1, zoals die in Figuur 3, is een middelgrote concentratie (~ 20 mM) van oxyanions nodig. De vorming van sferische shells, met een lengte-naar-diameter verhouding van 1:1, kan worden veroorzaakt door bacteriële stations die zich krimpen hun oppervlakte als tegenwicht voor de inname van oxyanions terwijl het verspreiden van oxyanions door de celmembraan. De drie cijfers geven samen dat het lengte-naar-diameter verhouding kan worden afgestemd op 10:1 tot 1:1 gewoon door de concentratie van oxyanions aan te passen.
Figuur 4 en Figuur 5 tonen de nanoparticle korrels van natriummolybdaat in verschillende maten: de kleinere één wordt 15 nm, en de grotere één 110 nm. Merk op dat in Figuur 5, op de niet-verbrijzeld shells, deeltjes van 110 nm kan nog steeds worden omhoog geketend aan elkaar, vorming van poreuze schelpen. Grotere degene werd opgedaan door het schommelen van de temperatuur van het kweken Bouillon 5 keer tussen 25 ° C en 37 ° C, met elke temperatuur gedurende 12 h. Tijdens de trilling van de temperatuur, korrels van verschillende grootte kan niet alleen worden geproduceerd, maar ook de handhaving van de micro-bolvormige structuur, waardoor we kunnen microcapsules met verschillende korrelgroottes, van 15 nm tot 110 nm, gewoon door het beheersen van de temperatuur van de Bouillon .
Figuur 6 toont de gebroken muur met grotere korrels verblijft naast de opening van de muur. De wanddikte is ongeveer 22 nm en de grotere korrel gaat 40-60 nm. Het verschil in grootte kan voortvloeien uit verschillende metabole processen, die zijn nog niet geïdentificeerd.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig1.jpg"> Figuur 1: het SEM-beeld van holle sferische schelpen met een lengte-naar-diameter verhouding van 1:1. Deze structuur is gemaakt van natrium wolframaat uitgescheiden door Shewanella algen met glucose als de koolstofbron. Overgenomen met toestemming van ECS J. van Solid State Sci. en Tech., 6, lid 3, N3113 (2017). Copyright 2017, de elektrochemische Society. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig2.jpg"> Figuur 2: het SEM-beeld van holle lange gloeidraad schelpen met een lengte-naar-diameter verhouding van 10:1. Deze structuur is gemaakt van natriummolybdaat uitgescheiden door Pandoraea sp. met glucose als de koolstofbron. Overgenomen met toestemming van ECS J. van Solid State Sci. en Tech., 6, lid 3, N3113 (2017). Copyright 2017, de elektrochemische Society. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig3.jpg"> Figuur 3: het SEM-beeld van gebroken holle staafvormig schelpen met een lengte-naar-diameter verhouding van 3:1. Deze structuur is gemaakt van natrium wolframaat uitgescheiden door Shewanella algen met glucose als de koolstofbron. Overgenomen met toestemming van ECS J. van Solid State Sci. en Tech., 6, lid 3, N3113 (2017). Copyright 2017, de elektrochemische Society. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig3large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig4.jpg"> Figuur 4: het SEM-beeld verbrijzelde natriummolybdaat houders met een deeltjesgrootte van graan van 15 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig5.jpg"> Figuur 5: het SEM-beeld van verbrijzeld en niet-verbrijzelde natriummolybdaat schelpen met een deeltjesgrootte van graan van 110 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig5large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig6.jpg"> Figuur 6: het SEM-beeld van gebroken holle schelpen met een lengte-naar-diameter verhouding van 1:1. Deze structuur is gemaakt van natrium wolframaat uitgescheiden door Shewanella algen met glucose als de koolstofbron. Korrels met een grootte over 40-60 nm hangen buiten de shell rechts naast een groot gat, terwijl de shell zelf bestaat uit korreltjes met een grootte van ongeveer 22 nm. Overgenomen met toestemming van ECS J. van Solid State Sci. en Tech., 6, lid 3, N3113 (2017). Copyright 2017, de elektrochemische Society. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig6large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</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

Dit werk presenteert een protocol voor vervaardiging natrium wolframaat en natrium molybdaat microcapsules via bacteriën en hun overeenkomstige nanodeeltjes.

Synthese van natrium wolframaat en natriummolybdaat Microcapsules via bacteriële minerale uitscheiding

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

Isolatie en bereiding van bacteriële celwanden voor compositorische analyse door Ultra Performance Liquid Chromatography

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 en efficiënte voorbereiding van Tri-component Fluorescent Glycopolymers via-VLOT gecontroleerde polymerisatie

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

Een methode om oppervlaktespanning van een Liquid Metal Manipuleer via oxidatie en reductie

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

Eiwitsynthese Bioconjugaten<em&gt; via</em&gt; Cysteïne-maleïmide Chemistry

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

De bereiding en eigenschappen van Thermo-reversibel Cross-linked Rubber Via Diels-Alder Chemistry

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

Voorbereiding van holle polystyreen deeltjes en Microcapsules door radicaal polymerisatie van Janus druppels uit koolwaterstof en fluorkoolstof oliën

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

Fabricage en beproeving van katalytische Aerogels bereid Via snelle superkritische extractie

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

Synthese van substraat-gebonden Au Nanowires Via een mechanisme van het actieve oppervlak groei

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

Een snelle synthese methode voor Au, Pd en Pt Aerogels Via directe vermindering van de oplossingsgerichte

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

Verlenging van de levensduur van oplosbaar lood Flow batterijen met een natrium acetaat additief

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 ...