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

עבודה זו נתמכת על ידי משרד המדע, הטכנולוגיה, טייוואן, סין, מתחת מעניק מספר ביותר 105-2221-E-011-008, ואין גם על ידי מתקדם-Connectek inc., ROC, טאיוואן, תחת חוזה מספר 6749 מס הפניה למעורר RD והחוג הפניה למעורר מס 011 דרך בוגר המכון אלקטרו-אופטיים להנדסה, נבחרת טייוואן האוניברסיטה למדעים וטכנולוגיה.

התראה: השתמש כפפות גומי, מגן משקפיים, מעיל מעבדה לביצוע הניסוי. בכל פעם שאתה משתמש הקבינט אבטחה, תדליק את המאוורר ארון ולשמור את. דלת הארון עצומות למחצה.
1. הכנת חרוזי זכוכית
<ol><li>מקום 100 חרוזי זכוכית של 3 מ מ קוטר בקבוק 100-mL מעבדה ולאחר מכן מכסה אותה בחוזקה.</li>
	<li>אוטוקלב התכנים ב 120 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות.</li>
	<li>. תשאיר את הבקבוק כדי להתקרר לטמפרטורת החדר, ואז למקם אותו אבטחה בארון</li>
</ol>2. הכנת מרק Lysogeny (ליברות)
<ol><li>להמיס 8 גרם אבקת מרק LB-לנוקס בבקבוק 500-mL מעבדה עם 400 מ ל מים.</li>
	<li>מערבבים את התוכן עם פס מגנטי PTFE מלהיב למשך 20 דקות ולאחר מכן מכסה אותה בחוזקה.</li>
	<li>אוטוקלב התכנים ב 120 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות.</li>
	<li>להשאיר את פתרון להתקרר לטמפרטורת החדר ולמקם אותו אבטחה בארון.</li>
	<li>באמצעות פיפטה, aliquot המרק לתוך צינורות 15-mL צנטריפוגה שמונה באבטחה ארון (12.5 מ ל כל אחד).</li>
	<li>Aliquot מרק הנותרים לתוך שלושה בקבוקי מעבדה 100-מ באבטחה ארון (100 מ ל כל אחד). שווי הבקבוקים שלושה בחוזקה. תשמרו על אבטחה הקבינט.</li>
</ol>3. תרבות של אצות Shewanella
<ol><li>השתמש המתח cryopreserved deep-frozen.</li>
	<li>ב אבטחה הקבינט, לבחור 1 מ"ל של החומר קפואים קפואים ברכבת התחתית עם מרית פלדת ומקם אותה לתוך שפופרת צנטרפוגה מוכן בשלב 3.5.</li>
	<li>דגירה התרבויות במשך 24 שעות ביממה בחממה 37 ° C.</li>
</ol>4. הכנת צלחות פטרי LB-לנוקס (מרק עם אגר)
<ol><li>להמיס שתי טבליות של LB-לנוקס (מרק עם אגר) לתוך בקבוק 100-mL מעבדה עם 100 מ ל מים.</li>
	<li>מערבבים את התוכן עם פס מגנטי PTFE מלהיב במשך 20 דקות, ואז מכסה אותה בחוזקה.</li>
	<li>אוטוקלב התכנים ב 120 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות.</li>
	<li>אבטחה הקבינט, aliquot ביד 100 מ של פתרון 4 פטרי, הבטחת כל אחד לקבל ~ 25 מ. להשאיר את הפתרון להתקרר לטמפרטורת החדר.</li>
</ol>5. הכנת Monoclonal חיידקים
<ol><li>ב אבטחה הקבינט, תווית הבקבוקים שלוש מוכן בשלב 2.6, #1, #2 ו #3, בהתאמה.</li>
	<li>פיפטה 0.1 מ"ל של ההשעיה חיידקי תוצאות בשלב 3.3 לתוך הבקבוק #1. שווי הבקבוק, לנדנד אותה בעבודת יד 1 דקות לקבל פתרון הומוגני.</li>
	<li>פיפטה 0.1 מ"ל של הנוזל חיידקי תוצאות בשלב 5.2 לתוך הבקבוק #2. שווי הבקבוק, לנדנד אותה בעבודת יד 1 דקות לקבל פתרון הומוגני.</li>
	<li>פיפטה 0.1 מ"ל של הנוזל חיידקי תוצאות בשלב 5.3 לתוך הבקבוק #3. שווי הבקבוק ולנער אותו באופן ידני עבור 1 דקות לקבל פתרון הומוגני.</li>
	<li>Pipette את הנוזל בבקבוק #3 4 פטרי מוכן בשלב 4.4, באמצעות אמצעי אחסון של 0.02 נקודות מ ל כל אחד.</li>
	<li>לשים את חרוזי זכוכית שהוכנו בשלב 1.3 4 פטרי בשימוש, 4 חרוזים בכל מנה.</li>
	<li>סגור את המכסים של צלחות פטרי, לנער אותם בעבודת יד 1 דקות.</li>
	<li>הפוך את צלחות פטרי, דגירה ב חממה 37 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות ביממה.</li>
</ol>6. כפל של חיידקים Monoclonal
<ol><li>תביא צינורות 7 מוכן בשלב 2.5.</li>
	<li>בחרי את החיידקים monoclonal הנובעת מן פטרי 4 מוכן בשלב 5.8 עם פלדת אל-חלד-מרית, ולשים אותם לתוך צינורות 7 בנפרד.</li>
	<li>השאירו את צינורות 7 חממה 37 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות ביממה.</li>
	<li>לבחור עם פיזור האור הגדול בשיטה visual ערכי צבע מוחלטים.</li>
</ol>7. הכנת מרק LB-לנוקס עם גלוקוזה ומלח
<ol><li>לשים 10 גר' מרק LB-לנוקס, 10 גרם של NaCl ו 10 גרם של גלוקוז לתוך בקבוק 500-mL מעבדה. מוסיפים מים עד האחסון מגיע 450 מ.</li>
	<li>מערבבים את התוכן עם פס מגנטי PTFE מלהיב כעשרים דקות.</li>
	<li>אוטוקלב התכנים ב 120 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות.</li>
</ol>8. הכנת נתרן Tungstate
<ol><li>שים 16.5 גר' נתרן Na Tungstate2WO4.2H2O לתוך בקבוק 100-mL מעבדה עם מרית פלדת. מוסיפים מים עד האחסון מגיע 50 מ.</li>
	<li>מערבבים את התוכן עם פס מגנטי PTFE מלהיב כעשרים דקות.</li>
	<li>אוטוקלב התכנים ב 120 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות.</li>
	<li>אבטחה הקבינט, מקבלים פילטרט של דרך מסנן ואקום פיברגלס עם נקבוביות 1 מיקרומטר.</li>
</ol>9. הכנת ליברות עם גלוקוז, מלח נתרן Tungstate
<ol><li>ב אבטחה הקבינט, שופכים את פילטרט של צבר בשלב 8.4 בעבודת יד בתוך תמיסת גלוקוז, מלח מוכן בשלב 7.3.</li>
	<li>בארון אבטחה, aliquot עם פיפטה הפתרון הנובעת 500 מ"ל בשלב 9.1 לתוך צינורות צנטריפוגה 10 x 50 מ"ל.</li>
</ol>10. התרבות של חיידקים
<ol><li>ב אבטחה הקבינט, תביא את הנוזל המוכנים בשלב 6.4, aliquot זה פיפטה לתוך צינורות הבדיקה 10 מוכן בשלב 9.2, עם כל שפופרת קבלת 0.05 mL.</li>
	<li>דגירה הצינורות 10 ב חממה 37 ° C עבור 120 h.</li>
</ol>11. הקציר של מינרלים BME
<ol><li>Ultrasonicate כל אחד הצינורות 10 בשלב 9.2 ב-20 קילו-הרץ עם 150 W עבור 1 h.</li>
	<li>Centrifuge הצינורות ב g x 2,025 לשעה.</li>
	<li>להסיר את נוזל שקוף את החצוצרות שלה עם פיפטה, להוסיף מים ולאחר מכן חזור על שלבים 11.1 ו- 11.2 עוד פעם אחת.</li>
	<li>להסיר את נוזל שקוף את החצוצרות שלה עם פיפטה, להוסיף אלכוהול, ואז ultrasonicate אותם ב-20 קילו-הרץ עם 150 W עבור 1 h.</li>
	<li>Centrifuge הצינורות ב g x 2,025 לשעה.</li>
	<li>חזור על שלבים 11.4 ו 11.5 עוד פעם אחת</li>
	<li>קציר BME מינרלים על-ידי הסרת נוזל נקה את החצוצרות שלה עם פיפטה; לאחר מכן, מיד קאפ הצינורות מבלי להפעיל כל תהליך הייבוש.</li>
</ol>12. נדנוד טמפרטורה עם Pandoraea sp. , Molybdate
<ol><li>תרבות Pandoraea sp. באותו אופן כמו שלבים 2, 3, 4, 5 ו 6 עבור אצות Shewanella. התוצאה של שלב זה מקביל לזה של שלב 6.4.</li>
	<li>למרק ליברות עם גלוקוזה ומלח באותו אופן כמו שלבים 7, 8 ו- 9, פרט לכך 16.5 גר' נתרן tungstate בשלב 7.1 מוחלף 12 גר' נתרן molybdate, נה2MoO4 · 2H2O. התוצאה של שלב זה מקביל לזה של שלב 9.2.</li>
	<li>ב אבטחה הקבינט, להביא הנוזל המבושלות צעד 12.1, aliquot אותו עם פיפטה לתוך הצינורות 10 מוכן בשלב 12.2, עם כל צינור mL 0.05 המקבל.</li>
	<li>דגירה הצינורות 10 בשלב 12.3 בטמפרטורה נדנוד עבור 120 ש ח בחודש הדדיים רועד אמבט, נדנוד הטמפרטורה 5 פעמים בין 25 ° C ל- 37 מעלות צלזיוס, עם כל חום שנמשך 12 שעות.</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>

המחברים אין לחשוף.

בנוגע העצמי-העקביות בתוצאות הניסוי, הכנה של כפל של חיידקים monoclonal הם קריטיים. את הניסוי הזה, שונה מן התבנית סינתזה ניסויים15,16, מועסקים ביואקטיביות חיידקים גראם שליליים. כדי לקבל את קיר בודד, בחרנו prokaryotic חיידקים במקום האיקריוטים חיידקים כמו שמרים15. כדי להשיג עגול עם יחס אורך קוטר של 1:1, במקום גדול יותר יחס אורך קוטר16, האכלנו חיידקים עם ריכוז גבוה יותר של oxyanions לטפל בהם כדי לכווץ לתוך צורה כדורית, ביצוע מהמיקרו קפסולות עם קיר בודד, עגול, דק (< 30 ננומטר).
מאז BME מסתמך בעיקר על התאמת את הריכוז של oxyanions כדי לשלוט על חילוף החומרים של חיידקים, כולל שתי מגבלות. ראשית, הריכוז של oxyanions הוא מוגבל על ידי, המסיסות למרות הריכוז צריך להיות גבוה ככל האפשר. שיטות ההזנה השנייה, חיידקי ביותר יפסיקו בטמפרטורה מעל 45 מעלות צלזיוס או מתחת לגיל 5 ° C, בהתאמה הגבול העליון והגבול התחתון של הניסוי שלנו.
למרות מגבלות אלו שני, BME יש פוטנציאל גדול להכנת תחמוצת מתכת חומרים עניין פרקטי. לביסוס טענה זו, אנחנו הולכים לנסות בשיטה זו כדי להפוך זירקוניום מהמיקרו קפסולות של ברזל מהמיקרו קפסולות — לשעבר להיות מועמד טוב חומר מלאכותי העצמות ואת האחרון למשלוח סמים.

חלקיקי תחמוצת מתכת מנוצלים עבור משלוח סמים1, בניית עצמות מלאכותיות2, זרז הטרוגנית3, פליטת שדה4,5, תאים סולריים6, גז חיישנים7, ו סוללות ליתיום8. עבור יישומים מעשיים, חוזק מכני רב, nanocrystals והן שלהם מיקרו מכריעים בין מזערים, מעטפת חלולה מבנים יכול לשמש ליצירת חומרים קלים, חזקים מכנית9. בין מבני מעטפת חלולה, צורה כדורית ידוע להיות נוקשה יותר מאשר צורת אליפסואידי; לאחרון יש יחס אורך קוטר גדול יותר מאשר לשעבר10,11. עבודה זו מתארת עבור סינתזה מהמיקרו קפסולות כדורית באמצעות חיידקים עם שיטה רעיל תחת תנאי הסביבה, אשר בניגוד שיטות אלטרנטיביות, כולל את התבנית סינתזה שיטת12, פרוטוקול שיטת סינתזה אולטראסוניות ספריי-בסיוע13 , שיטת הידרותרמי14. חלק שיטות אלטרנטיביות דורשים תבניות12, קצת חום כמו גבוה כמו 500 ° C13, ובעתיד גבוה לחץ14. לגבי המבנה שנוצר, שיטת סינתזה תבנית ניצול התבנית שמרים מביא על מבנה ליבה-קליפה15, במקום אחד עם קיר בודד, זה ניצול התבנית e. coli מייצר מבנה עם היחס בין אורך קוטר 1.7:0.8, אינה כדורית. 16.
בעבודה זאת, עשינו מהמיקרו קפסולות של תחמוצת מתכת עם קיר בודד ועל צורה כדורית תחת תנאי הסביבה על ידי ניצול חיידקי חילוף החומרים. בחיידקיים גליקוליזה, תהליך כימי מעכל מקורות פחמן, כמו גלוקוז ללקטוז, מקורות פחמן נחשבים להיות המקור של הפחתת הכוח שנוצר בו. אנחנו מניפולציות חיידקי חילוף החומרים על-ידי התאמת את הריכוז של פחמן מקורות כדי להשיג את הקצוות הרצוי. שיטה זו היא ידידותיים לסביבה, באמצעות סוכנים רעיל וצורכים הרבה פחות חשמל חשמל. לבסוף, שיטה זו מאפשרת ייצור המוני של מהמיקרו קפסולות פשוט על ידי הגדלת הנפח של מרק בשר.
לפני השיטה, היו עוד שתי שיטות ניצול חיידקי חילוף החומרים כדי להפוך מינרלים: ביולוגית הנגרמת מינרליזציה (בים בם)17 ו ביולוגית מבוקרת מינרליזציה (BCM)18. לא בים ולא BCM יכול לשמש להכנת נתרן מהמיקרו קפסולות tungstate tungstate ו- molybdate כמו התהליך שלנו, אשר מיועדת כמו חיידקים הפרשה מינרלי (BME)19. בניסוי זה, צורת מהמיקרו קפסולות יכול להיות נשלט לקיים יחס אורך קוטר של 10:1 ל- 1:1, ואת הגודל של ננו-חלקיק grains המהווים הקליפות יכול להיות מותאם הנע בין 15 ננומטר עד 110 ננומטר.

<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

אנו מציגים שיטה, הפרשה מינרלים חיידקי (BME), עבור סינתזה שני סוגים של מהמיקרו קפסולות, tungstate נתרן, סודיום molybdate חלקיקים של תחמוצות מתכת שני המתאימים — הראשון קטן כמו 22 ננומטר, ה-15 האחרון ננומטר. האכלנו שני זנים של חיידקים, אצות Shewanella , Pandoraea sp., עם ריכוזים שונים של יונים tungstate או molybdate. ריכוזי tungstate molybdate הותאמו כדי להפוך מהמיקרו קפסולות של יחס קוטר אורך שונה. מצאנו את זה גבוה יותר ריכוז היו חלקיקים קטן יותר חלקיקים הגיע עם שלושה יחס אורך קוטר: 10:1, 3:1 ו- 1:1, אשר הושגו על ידי האכלת את החיידקים בהתאמה עם ריכוז נמוך, בינוני ריכוז, ריכוז גבוה. התמונות של מהמיקרו קפסולות חלול צולמו דרך הסריקה אלקטרון ננו-ספירה (SEM). מבנים קריסטל שלהם אומתו על ידי רנטגן עקיפה (XRD) – מבנה הגביש מהמיקרו קפסולות molybdate נה2MoO4 וזה של tungstate מהמיקרו קפסולות נה2WO4 עם נה2W2O7. כל אלה syntheses היו נעשה בתנאי הסביבה ליד.

איור 1 מראה מקורי מהמיקרו קפסולות כדורית. שני שני זנים של החיידק, אצות Shewanella ו- Pandoraea sp., במקור יש יחס אורך קוטר של 3:1. להשגת יחס אורך קוטר של 1:1, ריכוז גבוה (> 100 מ מ) של מתכת oxyanions נדרשת. ריכוז נמוך (< 5 מ מ) של oxyanions יכול לגרום אורך של יחס קוטר של 10:1, כמו כי איור 2, אשר עלולים להיגרם כתוצאה זרם של oxyanions, חסימת ביקוע בינארי של חיידקים. לבסוף, להשגת יחס אורך קוטר של 3:1, ככה איור 3, נדרש ריכוז בינונית (~ 20 מ מ) של oxyanions. היווצרות של פגזים כדורית, עם יחס אורך קוטר של 1:1, ייתכן הביא על ידי כונני חיידקי לגרום לעצמם לכווץ שלהם שטח כדי לאזן את הצריכה של oxyanions תוך כדי לשדר oxyanions דרך קרום התא. שלושת נתוני מצביעים יחד על שהיחס בין אורך קוטר יכול לכוונן אותו בין 10:1 ל- 1:1 פשוט על-ידי התאמת את הריכוז של oxyanions.
איור 4 איור 5 מראים nanoparticle גרגרי נתרן molybdate בגדלים שונים: אחד קטן להיות 15 ננומטר ולאחר את nm 110 אחד גדול. שימו לב כי איור 5, על הפגזים שאינם נופצו, חלקיקים של 110 nm יכולים עדיין להיות כבולה אחד לשני, ויוצרים כדורים נקבובי. . השמן שהושג דרך נדנוד הטמפרטורה של מרק culturing 5 פעמים בין 25 ° C ל- 37 מעלות צלזיוס, עם כל חום שנמשך 12 שעות. במהלך תנודה טמפרטורה, גרגרים בגדלים שונים לא רק ניתן להפיק אבל גם לתחזק את מבנה מיקרו-כדורית, שבו אנחנו יכולים להכין מהמיקרו קפסולות עם גדלים תבואה שונים, מ-15 ננומטר עד 110 nm, רק על ידי שליטה הטמפרטורה מרק .
איור 6 מראה על הקיר שבור עם גרגרים גדולים יותר להישאר ליד הפתח של הקיר. עובי הקיר הוא 22 ננומטר, תבואה גדול הוא על 40-60 ננומטר. ההבדל בגודל אולי תוצאה של תהליכים מטבוליים שונים, אשר עדיין לא מזוהים.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig1.jpg"> איור 1: SEM התמונה של פגזים ככדור חלול עם יחס אורך קוטר של 1:1. מבנה זה היה עשוי tungstate נתרן מופרש על ידי אצות Shewanella עם גלוקוז כמקור פחמן. הודפס מחדש באישור מ ECS ג' של הפוליטיקה מצב מוצק, טכניים, 6(3), N3113 (2017). זכויות יוצרים 2017, האגודה אלקטרוכימי. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig2.jpg"> איור 2: תמונת SEM פגזי חלול פילמנט ארוך עם יחס אורך קוטר של 10:1. מבנה זה היה עשוי molybdate נתרן מופרש על-ידי Pandoraea sp. עם גלוקוז כמקור פחמן. הודפס מחדש באישור מ ECS ג' של הפוליטיקה מצב מוצק, טכניים, 6(3), N3113 (2017). זכויות יוצרים 2017, האגודה אלקטרוכימי. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig3.jpg"> איור 3: SEM תמונה שבורה פגזי חלול בצורת מוט עם יחס אורך קוטר של 3:1. מבנה זה היה עשוי tungstate נתרן מופרש על ידי אצות Shewanella עם גלוקוז כמקור פחמן. הודפס מחדש באישור מ ECS ג' של הפוליטיקה מצב מוצק, טכניים, 6(3), N3113 (2017). זכויות יוצרים 2017, האגודה אלקטרוכימי. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig4.jpg"> איור 4: SEM התמונה של נתרן נופצו molybdate פגזים עם תבואה חלקיקים בגודל של 15 ננומטר. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig5.jpg"> איור 5: SEM התמונה של פגזים molybdate נופצו וניפצו הלא נתרן עם תבואה חלקיקים בגודל של 110 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig6.jpg"> איור 6: תמונת SEM פגזי חלול שבור עם יחס אורך קוטר של 1:1. מבנה זה היה עשוי tungstate נתרן מופרש על ידי אצות Shewanella עם גלוקוז כמקור פחמן. גרגירים עם גודל על 40-60 ננומטר שמור מחוץ לשריון ליד חור גדול, בעוד המעטפת עצמו עשוי גרגירים עם גודל 22 ננומטר. הודפס מחדש באישור מ ECS ג' של הפוליטיקה מצב מוצק, טכניים, 6(3), N3113 (2017). זכויות יוצרים 2017, האגודה אלקטרוכימי. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</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

עבודה זו מציגה פרוטוקול לייצור סודיום tungstate, סודיום molybdate פרצת דרך חיידקים, חלקיקים המתאימים שלהם.

סינתזה Tungstate נתרן, סודיום Molybdate מהמיקרו קפסולות באמצעות חיידקים הפרשה מינרלי

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

בידוד והכנת קירות תא חיידקי לניתוח קומפוזיציוני על ידי כרומטוגרפיה נוזלית אולטרה ביצועים

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

הכנה קלילה ויעילה של Glycopolymers פלורסנט Tri-רכיב באמצעות פלמור שליטת רפסודה

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

שיטה למניפולציות מתח פנים של מתכת נוזלית באמצעות חמצון פני שטח והפחתה

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

סינתזה של חלבון Bioconjugates<em&gt; דרך</em&gt; כימיה ציסטאין-maleimide

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

הכנת המאפיינים של Thermo-הפיך צולב הגומי Via דילס-אלדר לכימיה

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

הכנה של חלקיקים פוליסטירן חלול מהמיקרו קפסולות מאת פלמור הרדיקלית של ג'אנוס טיפות של פחמימנים, שמנים Fluorocarbon

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

ייצור ובדיקה של Aerogels קטליטי להכין אותה באמצעות מיצוי דודי סופר מהיר

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

סינתזה של המצע מכורך Au Nanowires באמצעות מנגנון הצמיחה הפעילה משטח

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

שיטה מהירה סינתזה Au, Pd ו- Pt Aerogels באמצעות הפחתת המבוסס על פתרון ישיר

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

הארכת תוחלת החיים של זרימה מסיסים עופרת סוללות עם תוסף סודיום אצטט

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 ...