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

Dette arbeidet er støttet av departementet for vitenskap og teknologi, Taiwan, Kina, under gi nummer mest 105-2221-E-011-008, og også av avansert-Connectek Inc., Taipei, Taiwan, ROC kontrakt nummer RD Ref. nr. 6749 og Dept. Ref. nr 011 til det Uteksaminert Institute of elektro-optiske Engineering, National Taiwan University of Science og teknologi.

Advarsel: Bruk latex hansker, beskyttende briller og en laboratoriet strøk for å utføre eksperimentet. Når bruker biosikkerhet kabinettet, slå på skap viften og holde skap døren halve-lukket.
1. forberedelse av glassperler
<ol><li>Plasser 100 glassperler av 3 mm diameter i en 100-mL laboratorium flaske, og deretter lokket den tett.</li>
	<li>Autoclave innholdet på 120 ° C i 10 min.</li>
	<li>La flasken å avkjøles til romtemperatur, og deretter legge den i fravær av smittefarlige stoffer skap.</li>
</ol>2. forberedelse av Lysogeny kjøttkraft (LB)
<ol><li>Oppløse 8 g pulver av LB-Lennox kjøttkraft i en 500-mL laboratorium flaske med 400 mL vann.</li>
	<li>Rør innholdet med PTFE magnetiske gripende bar for 20 min, og deretter lokket den tett.</li>
	<li>Autoclave innholdet på 120 ° C i 10 min.</li>
	<li>La løsningen å avkjøles til romtemperatur og plasserer den i fravær av smittefarlige stoffer skap.</li>
	<li>Bruker en pipette, aliquot suppen i åtte 15-mL sentrifuge rør i biosikkerhet kabinett (12.5 mL hver).</li>
	<li>Aliquot gjenværende suppen i tre 100 mL laboratorium flasker i biosikkerhet kabinett (100 mL hver). Cap tre flaskene tett. Oppbevar dem i fravær av smittefarlige stoffer skap.</li>
</ol>3. kultur Shewanella alger
<ol><li>Bruk deep-frozen cryopreserved belastningen.</li>
	<li>I fravær av smittefarlige stoffer skap, plukke ut 1 mL av frosne materialet fra frosne røret med en rustfritt stål slikkepott og legg den i en sentrifuge rør i trinn 3.5.</li>
	<li>Inkuber kulturer 24 h i en 37 ° C inkubator.</li>
</ol>4. forberedelse av LB-Lennox (buljong med Agar) Petri retter
<ol><li>Oppløse to tabletter av LB-Lennox (buljong med agar) i en 100-mL laboratorium flasken med 100 mL vann.</li>
	<li>Rør innholdet med PTFE magnetiske gripende bar for 20 min og deretter lokket den tett.</li>
	<li>Autoclave innholdet på 120 ° C i 10 min.</li>
	<li>Biosikkerhet kabinett, aliquot hånd 100 mL løsning i 4 Petri retter, sikre hver mottar ~ 25 mL. La løsningen avkjøles til romtemperatur.</li>
</ol>5. forberedelse av monoklonale bakterier
<ol><li>I fravær av smittefarlige stoffer skap, merke tre flaskene forberedt i trinn 2.6, #1, #2 og #3, henholdsvis.</li>
	<li>Pipetter 0,1 mL av resulterende bakteriell suspensjon i trinn 3.3 i flasken #1. Cap flasken og svinge det hånd for 1 min å få en homogen løsning.</li>
	<li>Pipetter 0,1 mL av resulterende bakteriell væsken i trinn 5.2 i flasken #2. Cap flasken og svinge det hånd for 1 min å få en homogen løsning.</li>
	<li>Pipetter 0,1 mL av resulterende bakteriell væsken i trinn 5.3 i flasken #3. Cap flasken og rist den for hånd for 1 min å få en homogen løsning.</li>
	<li>Pipetter væsken i flaske #3 til 4 Petri retter tilberedt i trinn 4.4, med et volum på 0.02 mL.</li>
	<li>Sette glassperler i trinn 1.3 i de 4 Petri rettene brukes, 4 perler i hver rett.</li>
	<li>Lukk lokkene på Petri retter og riste dem for hånd for 1 min.</li>
	<li>Snu Petri retter opp ned og ruge i en 37 ° C inkubator for 24 timer.</li>
</ol>6. multiplikasjon av monoklonale bakterier
<ol><li>Hente 7 rør i trinn 2.5.</li>
	<li>Plukke ut de resulterende monoklonale bakteriene fra 4 Petri retter tilberedt i trinn 5,8 med en stål-slikkepott, og sette dem til 7 rør separat.</li>
	<li>La 7 rør i en 37 ° C inkubator for 24 timer.</li>
	<li>Plukk ut med den største lysspredning ved hjelp av visuelle kolorimetrisk metoden.</li>
</ol>7. utarbeidelse av LB-Lennox buljong med glukose og Salt
<ol><li>Sette LB-Lennox kjøttkraft 10 g, 10 g av NaCl og 10 g av glukose i et laboratorium for 500-mL flaske. Tilsett vann til volumet når 450 mL.</li>
	<li>Rør innholdet med PTFE magnetiske gripende bar for 20 min.</li>
	<li>Autoclave innholdet på 120 ° C i 10 min.</li>
</ol>8. utarbeidelse av natrium Tungstate
<ol><li>Sette 16,5 g av natrium Tungstate Na2WO4.2H2O i en 100-mL laboratorium flasken med en rustfritt stål slikkepott. Tilsett vann til volumet når 50 mL.</li>
	<li>Rør innholdet med PTFE magnetiske gripende bar for 20 min.</li>
	<li>Autoclave innholdet på 120 ° C i 10 min.</li>
	<li>I fravær av smittefarlige stoffer skap, få filtratet via et vakuum glassfiber filter med porene på 1 µm.</li>
</ol>9. utarbeidelse av LB med glukose, Salt og natrium Tungstate
<ol><li>I fravær av smittefarlige stoffer skap, hell filtratet fikk i trinn 8.4 for hånd inn i løsningen med glukose og salt i trinn 7.3.</li>
	<li>I biosikkerhet kabinettet, aliquot med en pipette 500 mL resulterende løsningen i trinn 9.1 inn 10 x 50 mL sentrifuge rørene.</li>
</ol>10. kultur av bakterier
<ol><li>I fravær av smittefarlige stoffer skap, hente væsken utarbeidet i trinn 6.4 og aliquot det med en pipette i 10 reagensglass utarbeidet i trinn 9.2, med hver rør mottar 0,05 mL.</li>
	<li>Inkuber 10 rør i en 37 ° C inkubator for 120 timer.</li>
</ol>11. innhøstingen av BME mineraler
<ol><li>Ultrasonicate hver av 10 rør i trinn 9.2 på 20 KHz med 150 W 1t.</li>
	<li>Sentrifuge rør 2,025 x g 1t.</li>
	<li>Fjerne klar væske i rør med en pipette, tilsett vann og deretter gjenta trinn 11.1 og 11.2 en gang.</li>
	<li>Fjern klar væske i rør med en pipette, legge til alkohol, og deretter ultrasonicate dem på 20 KHz med 150 W 1t.</li>
	<li>Sentrifuge rør 2,025 x g 1t.</li>
	<li>Gjenta trinn 11.4 og 11.5 en gang</li>
	<li>Høste BME mineraler ved å fjerne klar væske i rør med en pipette; etterpå umiddelbart cap rørene uten noen tørkeprosessen.</li>
</ol>12. oscillerende temperatur med Pandoraea sp. og Molybdate
<ol><li>Kultur Pandoraea sp. på samme måte som i trinn 2, 3, 4, 5 og 6 for Shewanella alger. Resultatet av dette trinnet tilsvarer at av trinn 6.4.</li>
	<li>Gjøre LB buljong med både glukose og salt på samme måte som i trinn 7, 8 og 9, bortsett fra at den 16,5 g av natrium tungstate i trinn 7.1 erstattes med 12 g av natrium molybdate, Na2MoO4 · 2H2O. Resultatet av dette trinnet tilsvarer at av trinn 9.2.</li>
	<li>I fravær av smittefarlige stoffer skap, hente væsken utarbeidet i trinn 12,1 og aliquot det med en pipette inn i 10 rørene i trinn 12,2, med hver rør mottar 0,05 mL.</li>
	<li>Inkuber 10 rør i trinn 12.3 under oscillerende temperaturer for 120 timer i en gjensidig risting bad, oscillerende temperaturen 5 ganger mellom 25 ° C og 37 ° C, med hver temperatur varer i 12 h.</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 ikke avsløre.

Om selv-konsistensen av eksperimentelle resultatene er forberedelse og multiplikasjon av monoklonale bakterier avgjørende. Dette eksperimentet, forskjellig fra malen syntese eksperimenter15,16, ansatt bioaktive gram-negative bakterier. For å få en enkel vegg, valgte vi prokaryote bakterier i stedet for eukaryote bakterier som gjær15. For å oppnå en sfærisk figur med lengde-til-diameter forholdet 1:1, i stedet for en større lengde-til-diameter ratio16, matet vi bakterier med en mye høyere konsentrasjon av oxyanions for å manipulere dem til å inn i en sfærisk form, gjør microcapsules med en enkelt, runde og tynn vegg (< 30 nm).
Siden BME hovedsakelig avhengig justere konsentrasjonen av oxyanions å kontrollere metabolismen av bakterier, har det to begrensninger. Først er konsentrasjonen av oxyanions begrenset av løselighet, men konsentrasjonen bør være så høyt som mulig. Sekund, mest bakteriell metabolisms stopper ved en temperatur over 45 ° C eller under 5 ° C, henholdsvis øvre og nedre grensen av eksperimentet vårt.
Til tross for disse to begrensninger har BME stort potensial for å gjøre metalloksid materialer praktiske rundt. For å underbygge denne påstanden, vi skal prøve denne metoden for å gjøre zirkonium microcapsules og jern microcapsules, det tidligere er en god kandidat materiale for kunstig bein, og sistnevnte for narkotika-leveranser.

Metal Oxice nanopartikler er utnyttet til stoffet levering1, bygging kunstig bein2, heterogene katalyse3, feltet utslipp4,5, solceller6, gass sensorer7, og litium batterier8. For praktiske anvendelser, mekanisk styrke av både nanokrystaller og deres mikrostruktur er avgjørende. Blant microstructures, kan hult skall strukturer brukes til å lage lett, mekanisk robust materialer9. Blant hult skall strukturer kjent en sfærisk figur for å være stivere enn en ellipsoidisk figur. Sistnevnte har en større lengde-til-diameter ratio enn de tidligere10,11. Dette verket beskriver en protokoll for å syntetisere sfærisk microcapsules via bakterier med en giftfri metode under en ambient betingelse som kontrasteres med de alternative metodene, inkludert den mal syntese metoden12, ultralyd-spray-assistert syntese metoden13 og hydrotermal metode14. Noen av de alternative metodene krever maler12, noen temperatur som høy som 500 ° C13og noen en høytrykk14. Som for den resulterende strukturen, metoden for mal-syntese utnytte malen gjær bringer om en kjerne-shell struktur15, i stedet for én med en enkelt mur, og den bruker malen E. coli produserer en struktur med lengde-til-diameter ratio på 1.7:0.8, og er ikke sfærisk. 16.
I dette arbeidet har vi gjort metalloksid microcapsules med en enkel vegg og sfærisk form under en ambient tilstand ved å utnytte bakteriell metabolisme. I bakteriell Glykolysen, en kjemisk prosess som metabolizes karbon kilder, som glukose og laktose, anses karbon kilder å være opprinnelsen til å redusere kraften generert der. Vi manipulert bakteriell stoffskifte ved å justere konsentrasjonen av karbon kilder å oppnå ønskede mål. Denne metoden er miljøvennlig, bruker ikke giftig agenter og forbruker mye mindre elektrisitet strøm. Til slutt, kan denne metoden masseproduksjon av microcapsules ved å øke volumet av kjøttkraft.
Før metoden har det vært en annen to metoder utnytte bakteriell metabolism å gjøre mineraler: biologisk indusert mineralisering (BIM)17 og biologisk kontrollert mineralisering (BCM)18. BIM verken BCM kan brukes for å lage natrium tungstate og molybdate tungstate microcapsules som vår prosess, som er utpekt som bakteriell mineral ekskresjon (BME)19. I dette eksperimentet, formen på microcapsules kontrolleres for å ha en lengde-til-diameter ratio fra 10:1 til 1:1, og størrelsen på hydrogenion korn skjemaet skjellene kan justeres 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 presenterer en metode, bakteriell mineral utskillelse (BME), for å syntetisere to typer microcapsules, natrium tungstate og natrium molybdate og to metalloksider tilsvarende nanopartikler, det tidligere er så liten som 22 nm og de siste 15 nm. Vi matet to stammer av bakterier, Shewanella algene og Pandoraea sp., med ulike konsentrasjoner av tungstate eller molybdate ioner. Konsentrasjonen av tungstate og molybdate ble justert for å gjøre microcapsules av forskjellige lengde-til-diameter ratio. Vi fant at jo høyere konsentrasjon mindre nanopartikler var. Nanopartikler kom med tre lengde-til-diameter ratio: 10:1, 3:1 og 1:1, som ble oppnådd ved å fôre bakterier henholdsvis med en lav konsentrasjon, en middels konsentrasjon og en høy konsentrasjon. Bilder av de hule microcapsules ble tatt via skanning elektron microsphere (SEM). Deres krystall strukturer ble bekreftet av X-ray Diffraksjon (XRD)-krystallstruktur av molybdate microcapsules er Na2MoO4 og av tungstate microcapsules Na2WO4 med Na2W2O7. Disse synteser alle ble oppnådd under en nær ambient tilstand.

Figur 1 viser ekte sfærisk microcapsules. Begge de to stammene av bakterien, Shewanella algene og Pandoraea sp., opprinnelig har lengde-til-diameter forholdet 3:1. For å oppnå lengde-til-diameter ratio på 1:1, høy konsentrasjon (> 100 mM) av metall oxyanions kreves. En lav konsentrasjon (< 5 mM) av oxyanions kan føre til en lengde diameter ratio på 10:1, som at i figur 2, som kan oppstå av oxyanions, blokkerer den binære fisjon av bakterier. Til slutt, for å oppnå en lengde-til-diameter ratio på 3:1, som i Figur 3en middels konsentrasjon (~ 20 mM) av oxyanions er nødvendig. Dannelsen av sfæriske skjell, med en lengde-til-diameter ratio på 1:1, kan være forårsaket av bakteriell stasjoner som seg krympe deres areal for å balansere inntaket av oxyanions mens spre oxyanions gjennom cellemembranen. Tre tallene angi sammen lengde-til-diameter ratio kan være innstilt til 10:1 til 1:1 ved å justere konsentrasjonen av oxyanions.
Figur 4 og figur 5 viser hydrogenion korn av natrium molybdate i forskjellige størrelser: pongpongen blir 15 nm og den større en 110 nm. Merk at i figur 5, på ikke-knust skjellene, partikler av 110 nm kan fremdeles være lenket til hverandre, danner porøse skjell. Større en ble oppnådd gjennom oscillerende temperaturen culturing suppen 5 ganger mellom 25 ° C og 37 ° C, med hver temperatur varer i 12 h. Under temperatur oscillation, korn av forskjellige størrelser kan ikke bare bli produsert, men også opprettholde den mikro-sfærisk strukturen, noe som betyr at vi kan gjøre microcapsules med forskjellige korningsstørrelser, fra 15 nm til 110 nm, bare ved å kontrollere temperaturen kjøttkraft .
Figur 6 viser ødelagte veggen med større korn bor ved åpningen av veggen. Veggtykkelse er ca 22 nm og større korn handler om 40-60-nm. Forskjellen i størrelse kan skyldes ulike metabolske prosesser, som ennå ikke er identifisert.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig1.jpg"> Figur 1: The SEM bilde av hul sfæriske skjell med lengde-til-diameter forholdet 1:1. Denne strukturen var laget av natrium tungstate utskilles av Shewanella alger med glukose som karbon kilde. Gjengitt med tillatelse fra ECS J. Solid State Sci. og Tech., 6(3), N3113 (2017). Copyright 2017, den elektrokjemiske Society. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig1large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig2.jpg"> Figur 2: The SEM bilde av hul lang filament skjell med en lengde-til-diameter ratio på 10:1. Denne strukturen var laget av natrium molybdate utskilles av Pandoraea sp. med glukose som karbon kilde. Gjengitt med tillatelse fra ECS J. Solid State Sci. og Tech., 6(3), N3113 (2017). Copyright 2017, den elektrokjemiske Society. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig2large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig3.jpg"> Figur 3: The SEM bilde av ødelagte hul stav-formet skjell med lengde-til-diameter forholdet 3:1. Denne strukturen var laget av natrium tungstate utskilles av Shewanella alger med glukose som karbon kilde. Gjengitt med tillatelse fra ECS J. Solid State Sci. og Tech., 6(3), N3113 (2017). Copyright 2017, den elektrokjemiske Society. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig3large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig4.jpg"> Figur 4: The SEM bilde av knuste natrium molybdate skjell med en korn partikkelstørrelse 15 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig4large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig5.jpg"> Figur 5: The SEM bilde av knust og ikke knuse natrium molybdate skjell med en korn partikkelstørrelse på 110 nm. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig5large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig6.jpg"> Figur 6: The SEM bilde av ødelagte hult skall med lengde-til-diameter forholdet 1:1. Denne strukturen var laget av natrium tungstate utskilles av Shewanella alger med glukose som karbon kilde. Granulater størrelse om 40-60-nm henge utenfor skallet rett neste til et stort hull, mens skallet selv er laget av granulater størrelse ca 22 nm. Gjengitt med tillatelse fra ECS J. Solid State Sci. og Tech., 6(3), N3113 (2017). Copyright 2017, den elektrokjemiske Society. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig6large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</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 arbeidet presenterer en protokoll for produksjon natrium tungstate og natrium molybdate microcapsules via bakterier og deres tilsvarende nanopartikler.

Syntetisere natrium Tungstate og natrium Molybdate Microcapsules via bakteriell Mineral utskillelse

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 fremstilling av bakterielle cellevegger for komposisjonsanalyse ved ultraytelses 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

Lettvinte og effektiv Utarbeidelse av Tri-komponent Fluorescent Glycopolymers via RAFT-kontrollerte Polymerisering

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 for å manipulere overflatespenningen i en Liquid Metal via Surface Oksidasjon og reduksjon

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 av Protein Bioconjugates<em&gt; via</em&gt; Cystein-maleimide kjemi

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 egenskapene av Thermo-reversibelt tverrbundet gummi Via Diels-Alder kjemi

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

Utarbeidelse av hul polystyren partikler og Microcapsules ved radikale polymerisering av Janus dråper bestående av hydrokarboner og Fluorocarbon oljer

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

Fabrikasjon og Testing av katalytiske Aerogels forberedes Via raske superkritisk ekstraksjon

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 av underlaget-bundet Au Nanowires Via en aktiv overflate vekst 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 rask syntese metode for Au og Pd Pt Aerogels Via direkte Solution-baserte reduksjon

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

Utvide levetiden til løselig føre flyt batterier med en natrium Acetate additiv

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 ...