番号最も 105-2221-E-011-008 を与えるこの作品に支えられて省、科学とテクノロジー、台湾、中華民国、下とも詳細 Connectek 株式会社によって契約の下で台北、台湾、中華民国数 RD Ref. 第 6749 と部 Ref. No. 011 を通じて、卒業電気光学エンジニア リング研究所、国立台湾大学の科学および技術。

注意: は、実験を実行するため、ラテックス手袋、保護眼鏡、および実験室のコートを使用します。安全キャビネットを使用すると、いつでもキャビネットのファンをオンにしてキャビネットのドア半分閉じています。
1. ガラス製のビーズの作製
<ol><li>場所 100 研究室 100 mL ボトルに 3 mm 径のビーズをガラスし、し、しっかりとキャップします。</li>
	<li>オートクレーブ 120 ° C 10 分の内容。</li>
	<li>キャビネット、室温まで冷却し、バイオ セーフティにボトルをまま。</li>
</ol>2. ホストゲノム スープ (LB) の準備
<ol><li>400 mL の水で 500 mL 実験室瓶に LB レノックス スープを 8 g 粉溶解します。</li>
	<li>PTFE の磁気撹拌棒、20 分間で内容をかき混ぜるし、しっかりとキャップします。</li>
	<li>オートクレーブ 120 ° C 10 分の内容。</li>
	<li>部屋の温度に冷却して、バイオ セーフティにおけるソリューションのキャビネットを残します。</li>
	<li>(12.5 mL) バイオ セーフティ キャビネットにおける 8 つの 15 mL 遠心チューブに分注ピペットのスープを使用します。</li>
	<li>因数 (100 mL)、バイオ セーフティ キャビネットの 3 つの研究所 100 mL ボトルに残りのスープ。3 つのボトルのキャップをしっかりと。キャビネット、バイオ セーフティにおけるそれらを保ちます。</li>
</ol>3.シェワネラ藻類の文化
<ol><li>冷凍凍結保存株を使用します。</li>
	<li>キャビネットのバイオ セーフティにおけるステンレス鋼へらで、冷凍のチューブから冷凍物の 1 mL を選ぶし、3.5 準備した遠心管に入れます。</li>
	<li>37 ° C のインキュベーターで 24 h の文化を孵化させなさい。</li>
</ol>4. LB レノックス (寒天スープ) ペトリ皿の準備
<ol><li>100 mL の水で 100 mL 実験室瓶に LB レノックス (寒天スープ) の 2 つの錠剤を溶解します。</li>
	<li>20 分の PTFE の磁気撹拌棒で内容をかき混ぜるし、しっかりとキャップします。</li>
	<li>オートクレーブ 120 ° C 10 分の内容。</li>
	<li>キャビネットのバイオ 4 ペトリ皿、それぞれを確実に 100 mL の溶液を手で因数は ~ 25 mL を受け取る。部屋の温度に冷却するソリューションを残します。</li>
</ol>5. モノクローナル抗体菌の準備
<ol><li>キャビネットのバイオでそれぞれ 2.6、#1, #2 と #3 の手順で作製した 3 つのボトルをラベルします。</li>
	<li>ステップ 3.3 ボトル #1 で結果の細菌懸濁液の 0.1 mL をピペットします。ボトル キャップ、同種のソリューションを入手する 1 分の手で回転させます。</li>
	<li>5.2 ステップイン ボトル #2 の結果細菌液の 0.1 mL をピペットします。ボトル キャップ、同種のソリューションを入手する 1 分の手で回転させます。</li>
	<li>#3 のボトルにステップ 5.3 の結果細菌液の 0.1 mL をピペットします。ボトルのキャップし、同種のソリューションを入手する 1 分の手でそれを振る。</li>
	<li>量 0.02 mL を使用して手順 4.4 で準備 4 ペトリ皿に #3 ボトルの液体をピペットします。</li>
	<li>準備手順 1.3 4 ペトリ皿を使用する各皿に 4 のビーズにガラス玉を置きます。</li>
	<li>シャーレの蓋を閉じ、1 分の手でそれらを振る。</li>
	<li>ペトリ皿を裏返し、24 h の 37 ° C のインキュベーターで孵化させなさい。</li>
</ol>6. モノクローナル抗体菌の増殖
<ol><li>7 チューブ ステップ 2.5 の準備を取得します。</li>
	<li>4 ペトリ皿、ステンレス製ヘラと 5.8 の手順で準備から得られたモノクローナル抗体細菌を選ぶし、個別に 7 のチューブに入れてください。</li>
	<li>24 h の 37 ° C の定温器で 7 の管を残します。</li>
	<li>視覚比色法を用いた最大の光散乱との 1 つを選択します。</li>
</ol>7. LB レノックス グルコースと塩スープの準備
<ol><li>LB レノックス スープ 10 g, 塩化ナトリウム 10 g、ブドウ糖 10 g を入れて 500 mL 実験室瓶。ボリュームに達する 450 mL まで水を追加します。</li>
	<li>20 分の PTFE の磁気撹拌棒で内容をかき混ぜます。</li>
	<li>オートクレーブ 120 ° C 10 分の内容。</li>
</ol>8. タングステン酸ナトリウムの準備
<ol><li>ステンレス製ヘラ 16.5 g ナトリウム タングステン酸 Na2WO4.2H2O 研究室 100 mL ボトルに入れて下さい。大きさが 50 mL に達するまで水を追加します。</li>
	<li>20 分の PTFE の磁気撹拌棒で内容をかき混ぜます。</li>
	<li>オートクレーブ 120 ° C 10 分の内容。</li>
	<li>キャビネットのバイオで 1 μ m の細孔を持った真空ガラス繊維フィルターで濾液を得る。</li>
</ol>9. グルコース、塩、タングステン酸ナトリウムと LB の準備
<ol><li>キャビネットのバイオ セーフティにおけるグルコースと 7.3 準備した塩溶液に手で 8.4 のステップで得たろ液を注ぐ。</li>
	<li>バイオ セーフティ キャビネット、ピペット 10 x 50 mL 遠沈管に手順 9.1 で 500 mL の結果ソリューションを。</li>
</ol>10. 細菌の文化
<ol><li>キャビネットのバイオ セーフティにおけるそれとの準備ステップ 6.4 と割り切れるのピペット 0.05 mL を受け取る各管 9.2 の手順で準備 10 テスト チューブに液体をフェッチします。</li>
	<li>120 h の 37 ° C の定温器で 10 のチューブを孵化させなさい。</li>
</ol>11. BME 鉱物の収穫
<ol><li>それぞれ 150 W 1 時間で 20 khz ステップ 9.2 10 管の ultrasonicate します。</li>
	<li>1 h の 2,025 x g でチューブを遠心します。</li>
	<li>ピペットとチューブの明確な液体を除去、水を追加し、手順 11.1 11.2 1 つより多くの時間。</li>
	<li>ピペットとチューブの透明な液体を削除、アルコールを追加して、150 W 1 時間で 20 KHz でそれらを ultrasonicate します。</li>
	<li>1 h の 2,025 x g でチューブを遠心します。</li>
	<li>11.4 と 11.5 の手順をあと 1 回繰り返します</li>
	<li>ピペット; とチューブの透明な液体を削除することによって収穫イー ミネラルその後、すぐに任意の乾燥プロセスを実行することがなくチューブをキャップします。</li>
</ol>12 Pandoraea の spとモリブデン酸振動温度
<ol><li>手順 2、3、4、5、および 6シェワネラ藻類と同様に文化Pandoraea の sp 。この手順の結果は、6.4 のステップのことに対応します。</li>
	<li>手順 7.1 でタングステン酸ナトリウム 16.5 g、モリブデン酸ナトリウム Na2MoO4 · 12 g に置き換えられますことを除いて、手順 7、8、および 9 と同じように流体培養基 LB のグルコースと塩を作る2 H2o.この手順の結果は、9.2 のステップのことに対応します。</li>
	<li>キャビネットのバイオ セーフティにおけるフェッチで液体準備ステップ 12.1, と割り切れる 12.2 のステップそれぞれで準備 10 管にピペットでそれは受信 0.05 mL をチューブします。</li>
	<li>ステップ 12.3 振動温風呂、12 時間を持続させる各温度 25 ° C と 37 ° C の間に 5 回の温度の振動を振動相互 120 h で 10 のチューブを孵化させなさい。</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. 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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>

著者が明らかに何もありません。

実験結果の自己一貫性、に関する準備とモノクローナル抗体菌の増殖は重要です。実験の結果, 異なるテンプレート合成実験15,16、生理活性物質のグラム陰性菌を採用しました。単一の壁を取得するには、我々 は酵母15のような真核生物の細菌ではなく原核生物の細菌を選んだ。長さ-直径比が大きい長さ径比16ではなく、1:1 の球面形状を成し遂げるためには、私たちは供給細菌酸素酸イ オン濃度が高い球形の形に縮小する操作するマイクロ カプセルを作ってシングル、ラウンド、薄い壁 (< 30 nm)。
BME は、細菌の代謝を制御する酸素酸イ オン濃度を調整することで主に依存しているので、2 つの制限を備えています。まず、濃度をできるだけ高くする必要がありますが、酸素酸イ オン濃度は、溶解度によって制限されます。第二に、最も細菌の代謝は 45 ° C 以上の温度で停止または 5 ° C 以下、それぞれ上限と下限実験。
これらの 2 つの制限にもかかわらず、BME は、実用的な興味の金属酸化物材料を作るための大きな可能性を持っています。この主張を立証するために我々 は鉄マイクロ カプセルとジルコニウムのマイクロ カプセルにするこの方法を試してみるつもりです、人工骨の素材と薬物送達のための後者に良い候補者をされている元。

金属酸化物ナノ粒子は、薬品配信1建設人工骨2、異質触媒作用3、電界放出4、5、太陽電池6ガス センサー7、悪用されるとリチウム電池8。実用的なアプリケーションのナノ ・ ミクロ組織の強度が重要です。微細構造、間中空殻構造は軽量で機械的に堅牢な材料9を作成する使用できます。中空殻構造体の球状の形状は、楕円図形よりもより硬いように知られています。後者は、旧10,11より大きい長さ-直径比。この作品はテンプレート合成法12を含む、他の方法とは対照的、周囲条件下で非毒性による細菌を介して球状マイクロ カプセルの合成のためのプロトコルを説明します超音波スプレー アシスト合成法13水熱合成法14。いくつかの代替方法を必要とするテンプレート12、いくつかとして高温度 500 ° C13として、いくつか高圧14。結果として得られる構造酵母テンプレートを利用したテンプレート合成法がもたらす、コア ・ シェル構造15、単一の壁の代わりに、大腸菌のテンプレートを利用した 1 つの生成と構造長さ-直径比 1.7:0.8、球状ではないと。16。
この作品では細菌の代謝を利用して単一の壁と周囲条件下で球形の金属酸化物のマイクロ カプセルにしました。細菌解糖、ブドウ糖、乳糖のような炭素源を代謝化学プロセスの炭素源はそこに生成された還元力の起源と見なされます。我々 は必要な端を達成するために炭素源の濃度を調整することによって細菌の代謝を操作しました。このメソッドは、環境に優しい、無毒のエージェントを使用して、はるかに少ない電力を消費します。最後に、このメソッドでは、単にスープの量の増加によってマイクロ カプセルの大量生産ができます。
、メソッドの前に鉱物を作る細菌の代謝を利用した別の 2 つの方法があった: 生物鉱化作用 (BIM)17および生物学的制御鉱化作用 (BCM)18を誘導します。BIM も BCM は、細菌のミネラル排泄 (BME)19として指定されている私たちのプロセスのようなタングステン酸マイクロ カプセルをタングステンおよびモリブデン酸ナトリウムを作るため使用ことができます。長さ-直径比率を 10:1 から 1:1 を持っているこの実験では、マイクロ カプセルの形状を制御できます、ナノ粒子のサイズ粒 15 に至るシェルを調整ことができますフォーム 110 nm 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>Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;WO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt; &amp;middot; 2H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td></tr><tr><td>Sodium Molybdate</td><td>Nihon Shiyaku Reagent</td><td>PL103564</td><td>Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;MoO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt; &amp;middot; 2H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</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>CH&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;CH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;OH</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 &amp;deg;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 &amp;deg;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 &amp;deg;C or cool to 18 &amp;deg;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

手法、2 種類のマイクロ カプセル、タングステン酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウム、2 つの金属酸化物の対応するナノ粒子を合成する細菌のミネラル排泄 (BME)-22 限り小さくされる旧 nm および後者 15 nm。我々 はタングステン酸、モリブデン酸のイオンの濃度細菌、シェワネラ藻類とPandoraea の sp、2 系統を供給しました。タングステン酸、モリブデン酸の濃度調整されたマイクロ カプセル長さ-直径比が異なる。分かったは高濃度より小さいナノ粒子だった。ナノ粒子で来ました 3 長さ-直径比: 10:1、3:1、1:1、高濃度、中濃度、低濃度と細菌をそれぞれ給餌によって達成されました。電子スキャン (SEM) 微小球を介して中空マイクロ カプセルの画像が撮影されました。結晶構造の x 線回折 (XRD) によって検証されました-ナ2MoO4であり、タングステン酸マイクロ カプセルの Na2WO4 Na2W2O7モリブデン酸マイクロ カプセルの結晶構造。すべてのこれらの合成に近い周囲条件下で達成されました。

本物の球形カプセルを図 1に示します。細菌、シェワネラ藻類とPandoraea spの両方の 2 つの系統。、もともと長さ-直径比 3:1 があります。長さ-直径比が 1:1、高濃度を達成するため (> 100 mM) 金属酸素酸イ オンが必要。低濃度 (< 5 mM) 酸素酸イ オンにつながる長さと直径の比として、10:1 の図 2で、酸素酸イ オン、細菌のバイナリ核分裂をブロックの流入から結果可能性があります。最後に、図 3にそのような長さ-直径比が 3:1 を達成するため酸素酸イ オン中濃度 (~ 20 mM) が必要です。長さ-直径比が 1:1 の部分球形殻の形成は、細胞膜を通して酸素酸イ オンを拡散しながら酸素酸イ オンの摂取量のバランスを取る彼らの表面積を縮小させる細菌のドライブによってもたらされる可能性があります。3 つの数字は一緒に長さ-直径比は、酸素酸イ オン濃度を調整することによって単に 10:1 から 1:1 に調整されるかもしれません。
図 4および図 5ナノ粒子モリブデン酸ナトリウム粒で表示サイズが異なる: 小さい 1 つが 15 nm、およびより大きい 1 つ 110 nm。図 5非粉砕シェル、110 nm が粒子にはまだ注意チェーン互いに多孔質殻を形成します。大きな 1 つは、12 時間を持続させる各温度 25 ° C と 37 ° C の間に 5 回培養液の温度の振動を得られました。温度振動の中に異なるサイズの粒だけ作り出すことができるないがまた 15 からの各種粒径のマイクロ カプセルを作ることができます意味マイクロ球状の構造を維持する 110 nm nm、スープの温度を制御するだけで.
図 6は、壁の開口部の横に大きい粒で壊れた壁を示しています。壁の厚さは約 22 nm と大きな粒は、約 40-60 nm。まだ識別されていない別の代謝過程からサイズの違いがあります。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig1.jpg"> 図 1: 長さ-直径比が 1:1 の中空球殻の SEM 画像。この構造体は、タングステン酸ナトリウムと炭素源としてブドウ糖シェワネラ藻類による排泄のなされました。固体状態理工学雑誌 6 (3), N3113 (2017) ECS j. から許可を得て転載。著作権 2017 年電気化学会。<a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig2.jpg"> 図 2: 長さ-直径比が 10:1 の中空の長いフィラメント シェルの顕微鏡イメージ。この構造体は、モリブデン酸ナトリウムと炭素源としてブドウ糖Pandoraea spによって排泄しました。固体状態理工学雑誌 6 (3), N3113 (2017) ECS j. から許可を得て転載。著作権 2017 年電気化学会。<a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig3.jpg"> 図 3: 3:1 の長さ-直径比壊れた中空ロッド形シェルの SEM 像。この構造体は、タングステン酸ナトリウムと炭素源としてブドウ糖シェワネラ藻類による排泄のなされました。固体状態理工学雑誌 6 (3), N3113 (2017) ECS j. から許可を得て転載。著作権 2017 年電気化学会。<a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig4.jpg"> 図 4: 15 粒粒度の粉砕されたナトリウム モリブデン酸シェルの SEM 像 nm 。<a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig5.jpg"> 図 5: 110 の穀物の粒を粉砕し、粉々 になった非ナトリウム モリブデン酸殻の SEM 像 nm 。<a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57022/57022fig6.jpg"> 図 6: 長さ-直径比が 1:1 で壊れた中空シェルの顕微鏡イメージ。この構造体は、タングステン酸ナトリウムと炭素源としてブドウ糖シェワネラ藻類による排泄のなされました。顆粒のサイズ 40-60 nm の外側で掛からなければシェル隣に大きな穴サイズ約 22 粒のシェル自体は行われますが nm。固体状態理工学雑誌 6 (3), N3113 (2017) ECS j. から許可を得て転載。著作権 2017 年電気化学会。<a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57022/57022fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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Synthesizing Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Microcapsules via Bacterial Mineral Excretion

この作業は、細菌とその対応するナノ粒子を介してナトリウム タングステン酸およびナトリウム モリブデン酸マイクロ カプセル製造のためのプロトコルを示します。

タングステン酸ナトリウムと細菌のミネラル排泄によってナトリウム モリブデン酸マイクロ カプセルの合成

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

synthesizing-sodium-tungstate-sodium-molybdate-microcapsules-via

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Chemistry

8.5K ビュー.  National Taiwan University of Science and Technology. この作業は、細菌とその対応するナノ粒子を介してナトリウム タングステン酸およびナトリウム モリブデン酸マイクロ カプセル製造のためのプロトコルを示します。

ビデオ: Synthesizing Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Microcapsules via Bacterial Mineral Excretion

Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles

A reverse microemulsion is used to encapsulate monometallic or bimetallic early transition metal oxide nanoparticles in microporous silica shells. The silica-encapsulated metal oxide nanoparticles are then carburized in a methane/hydrogen atmosphere at temperatures over 800 &#176;C to form silica-encapsulated early transition metal carbide nanoparticles. During the carburization process, the silica shells prevent the sintering of adjacent carbide nanoparticles while also preventing the deposition of excess surface carbon. Alternatively, the silica-encapsulated metal oxide nanoparticles can be nitridized in an ammonia atmosphere at temperatures over 800 &#176;C to form silica-encapsulated early transition metal nitride nanoparticles. By adjusting the reverse microemulsion parameters, the thickness of the silica shells, and the carburization/nitridation conditions, the transition metal carbide or nitride nanoparticles can be tuned to various sizes, compositions, and crystal phases. After carburization or nitridation, the silica shells are then removed using either a room-temperature aqueous ammonium bifluoride solution or a 0.1 to 0.5 M NaOH solution at 40-60 &#176;C. While the silica shells are dissolving, a high surface area support, such as carbon black, can be added to these solutions to obtain supported early transition metal carbide or nitride nanoparticles. If no high surface area support is added, then the nanoparticles can be stored as a nanodispersion or centrifuged to obtain a nanopowder.

A &#8220;removable ceramic coating method&#8221; is presented in visual format for the synthesis of non-sintered and metal-terminated monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles with tunable sizes and crystal structures.

モノとバイメタル早期遷移金属炭化物と窒化物ナノ粒子の逆マイクロエマルジョン媒介合成

A reverse microemulsion is used to encapsulate monometallic or bimetallic early transition metal oxide nanoparticles in microporous silica shells. The ...

化学

Synthesis and Reaction Chemistry of Nanosize Monosodium Titanate

This paper describes the synthesis and peroxide-modification of nanosize monosodium titanate (nMST), along with an ion-exchange reaction to load the material with Au(III) ions. The synthesis method was derived from a sol-gel process used to produce micron-sized monosodium titanate (MST), with several key modifications, including altering reagent concentrations, omitting a particle seed step, and introducing a non-ionic surfactant to facilitate control of particle formation and growth. The resultant nMST material exhibits spherical-shaped particle morphology with a monodisperse distribution of particle diameters in the range from 100 to 150&#160;nm. The nMST material was found to have a Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area of 285 m2g-1, which is more than an order of magnitude higher than the micron-sized MST. The isoelectric point of the nMST measured 3.34 pH units, which is a pH unit lower than that measured for the micron-size MST. The nMST material was found to serve as an effective ion exchanger under weakly acidic conditions for the preparation of an Au(III)-exchange nanotitanate. In addition, the formation of the corresponding peroxotitanate was demonstrated by reaction of the nMST with hydrogen peroxide.

The surfactant mediated sol-gel synthesis of nanosized monosodium titanate is described, along with preparation of the corresponding peroxide modified material. An ion-exchange reaction with Au(III) is also presented.

ナノサイズ一ナトリウムチタン酸の合成と反応化学

This paper describes the synthesis and peroxide-modification of nanosize monosodium titanate (nMST), along with an ion-exchange reaction to load the ...

Synthesis of Ligand-free CdS Nanoparticles within a Sulfur Copolymer Matrix

Aliphatic ligands are typically used during the synthesis of nanoparticles to help mediate their growth in addition to operating as high-temperature solvents. These coordinating ligands help solubilize and stabilize the nanoparticles while in solution, and can influence the resulting size and reactivity of the nanoparticles during their formation. Despite the ubiquity of using ligands during synthesis, the presence of aliphatic ligands on the nanoparticle surface can result in a number of problems during the end use of the nanoparticles, necessitating further ligand stripping or ligand exchange procedures. We have developed a way to synthesize cadmium sulfide (CdS) nanoparticles using a unique sulfur copolymer. This sulfur copolymer is primarily composed of elemental sulfur, which is a cheap and abundant material. The sulfur copolymer has the advantages of operating both as a high temperature solvent and as a sulfur source, which can react with a cadmium precursor during nanoparticle synthesis, resulting in the generation of ligand free CdS. During the reaction, only some of the copolymer is consumed to produce CdS, while the rest remains in the polymeric state, thereby producing a nanocomposite material. Once the reaction is finished, the copolymer stabilizes the nanoparticles within a solid polymeric matrix. The copolymer can then be removed before the nanoparticles are used, which produces nanoparticles that do not have organic coordinating ligands. This nascent synthesis technique presents a method to produce metal-sulfide nanoparticles for a wide variety of applications where the presence of organic ligands is not desired.

Herein we present a method to synthesize ligand-free cadmium sulfide (CdS) nanoparticles based on a unique sulfur copolymer. The sulfur copolymer operates as a high temperature solvent and a sulfur source during the nanoparticle synthesis and stabilizes the nanoparticles after the reaction.

硫黄コポリマーマトリックス内リガンドフリーのCdSナノ粒子の合成

Aliphatic ligands are typically used during the synthesis of nanoparticles to help mediate their growth in addition to operating as high-temperature ...

Nanosponge Tunability in Size and Crosslinking Density

We describe a protocol for the synthesis of linear polyesters containing pendant epoxide functionality and their incorporation into a nanosponge with controlled dimensions. This approach begins with synthesis of a functionalized lactone which is key to the pendant functionalization of the resulting polymer. Valerolactone (VL) and allyl-valerolactone (AVL) are then copolymerized using ring-opening polymerization. Post-polymerization modification is then used to install an epoxide moiety on some or all of the pendant allyl groups. Epoxy-amine chemistry is employed to form nanoparticles in a dilute solution of both polymer and small molecule diamine crosslinker based on the desired nanosponge size and crosslinking density. Nanosponge sizes can be characterized by transmission electron microscopy (TEM) imaging to determine the dimension and distribution. This method provides a pathway by which highly tunable polyesters can create tunable nanoparticles, which can be used for small molecule drug encapsulation. Due to the nature of the backbone, these particles are hydrolytically and enzymatically degradable for a controlled release of a wide range of hydrophobic small molecules.

This article describes a process for tuning the size and crosslinking density of covalently crosslinked nanoparticles from linear polyesters containing pendant functionality. By tailoring synthesis parameters (polymer molecular weight, pendant functionality incorporation, and crosslinker equivalents), a desired nanoparticle size and crosslinking density can be achieved for drug delivery applications.

サイズと架橋密度にナノスポンジ可変性

We describe a protocol for the synthesis of linear polyesters containing pendant epoxide functionality and their incorporation into a nanosponge with ...

Analysis of Minerals Produced by hFOB 1.19 and Saos-2 Cells Using Transmission Electron Microscopy with Energy Dispersive X-ray Microanalysis

This video presents the use of transmission electron microscopy with energy dispersive X-ray microanalysis (TEM-EDX) to compare the state of minerals in vesicles released by two human bone cell lines: hFOB 1.19 and Saos-2. These cell lines, after treatment with ascorbic acid (AA) and &#946;-glycerophosphate (&#946;-GP), undergo complete osteogenic transdifferentiation from proliferation to mineralization and produce matrix vesicles (MVs) that trigger apatite nucleation in the extracellular matrix (ECM).
Based on Alizarin Red-S (AR-S) staining and analysis of the composition of minerals in cell lysates using ultraviolet (UV) light or in vesicles using TEM imaging followed by EDX quantitation and ion mapping, we can infer that osteosarcoma Saos-2 and osteoblastic hFOB 1.19 cells reveal distinct mineralization profiles. Saos-2 cells mineralize more efficiently than hFOB 1.19 cells and produce larger mineral deposits that are not visible under UV light but are similar to hydroxyapatite (HA) in that they have more Ca and F substitutions.
The results obtained using these techniques allow us to conclude that the process of mineralization differs depending on the cell type. We propose that, at the cellular level, the origin and properties of vesicles predetermine the type of minerals.

We present a protocol to compare the state of minerals in vesicles released by two human bone cell lines: hFOB 1.19 and Saos-2. Their mineralization profiles were analyzed by Alizarin Red-S (AR-S) staining, ultraviolet (UV) light visualization, transmission electron microscopy (TEM) imaging and energy dispersive X-ray microanalysis (EDX).

HFOB 1.19 によって生成される鉱物と Sao 2 セルを使用して透過型電子顕微鏡エネルギー分散型 x 線微小分析での分析

This video presents the use of transmission electron microscopy with energy dispersive X-ray microanalysis (TEM-EDX) to compare the state of minerals in ...

Molten-Salt Synthesis of Complex Metal Oxide Nanoparticles

The development of feasible synthesis methods is critical for the successful exploration of novel properties and potential applications of nanomaterials. Here, we introduce the molten-salt synthesis (MSS) method for making metal oxide nanomaterials. Advantages over other methods include its simplicity, greenness, reliability, scalability, and generalizability. Using pyrochlore lanthanum hafnium oxide (La2Hf2O7) as a representative, we describe the MSS protocol for the successful synthesis of complex metal oxide nanoparticles (NPs). Furthermore, this method has the unique ability to produce NPs with different material features by changing various synthesis parameters such as pH, temperature, duration, and post-annealing. By fine-tuning these parameters, we are able to synthesize highly uniform, non-agglomerated, and highly crystalline NPs. As a specific example, we vary the particle size of the La2Hf2O7&#160;NPs by changing the concentration of the ammonium hydroxide solution used in the MSS process, which allows us to further explore the effect of particle size on various properties. It is expected that the MSS method will become a more popular synthesis method for nanomaterials and more widely employed in the nanoscience and nanotechnology community in the upcoming years.

Here, we demonstrate a unique, relatively low-temperature, molten-salt synthesis method for preparing uniform complex metal oxide lanthanum hafnate nanoparticles.

複合金属酸化物ナノ粒子の溶融塩合成

The development of feasible synthesis methods is critical for the successful exploration of novel properties and potential applications of nanomaterials. ...

Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications

Microcapsules derived from plant-based spores or pollen provide a robust platform for a diverse range of microencapsulation applications. Sporopollenin exine capsules (SECs) are obtained when spores or pollen are processed so as to remove the internal sporoplasmic contents. The resulting hollow microcapsules exhibit a high degree of micromeritic uniformity and retain intricate microstructural features related to the particular plant species. Herein, we demonstrate a streamlined process for the production of SECs from Lycopodium clavatum spores and for the loading of hydrophilic compounds into these SECs. The current SEC isolation procedure has been recently optimized to significantly reduce the processing requirements which are conventionally used in SEC isolation, and to ensure the production of intact microcapsules. Natural L. clavatum spores are defatted with acetone, treated with phosphoric acid, and extensively washed to remove sporoplasmic contents. After acetone defatting, a single processing step using 85% phosphoric acid has been shown to remove all sporoplasmic contents. By limiting the acid processing time to 30 hr, it is possible to isolate clean SECs and avoid SEC fracturing, which has been shown to occur with prolonged processing time. Extensive washing with water, dilute acids, dilute bases, and solvents ensures that all sporoplasmic material and chemical residues are adequately removed. The vacuum loading technique is utilized to load a model protein (Bovine Serum Albumin) as a representative hydrophilic compound. Vacuum loading provides a simple technique to load various compounds without the need for harsh solvents or undesirable chemicals which are often required in other microencapsulation protocols. Based on these isolation and loading protocols, SECs provide a promising material for use in a diverse range of microencapsulation applications, such as, therapeutics, foods, cosmetics, and personal care products.

This protocol/manuscript describes a streamlined process for the production of sporopollenin exine capsules (SECs) from Lycopodium clavatum spores and for the loading of hydrophilic compounds into these SECs.

マイクロカプセル化アプリケーション用の抽出プラントベースのカプセル

Microcapsules derived from plant-based spores or pollen provide a robust platform for a diverse range of microencapsulation applications. Sporopollenin ...

生物工学

Triplet Fusion Upconversion Nanocapsule Synthesis

Triplet fusion upconversion (UC) allows for the generation of one high energy photon from two low energy input photons. This well-studied process has significant implications for producing high energy light beyond a material's surface. However, the deployment of UC materials has been stymied due to poor material solubility, high concentration requirements, and oxygen sensitivity, ultimately resulting in reduced light output. Toward this end, nanoencapsulation has been a popular motif to circumvent these challenges, but durability has remained elusive in organic solvents. Recently, a nanoencapsulation technique was engineered to tackle each of these challenges, whereupon an oleic acid nanodroplet containing upconversion materials was encapsulated with a silica shell. Ultimately, these nanocapsules (NCs) were durable enough to enable triplet fusion upconversion-facilitated volumetric three-dimensional (3D) printing. By encapsulating upconversion materials with silica and dispersing them in a 3D printing resin, photopatterning beyond the surface of the printing vat was made possible. Here, video protocols for the synthesis of upconversion NCs are presented for both small-scale and large-scale batches. The outlined protocols serve as a starting point for adapting this encapsulation scheme to multiple upconversion schemes for use in volumetric 3D printing applications.

This protocol details the synthesis of upconversion nanocapsules for subsequent use in photopolymerizable resins for triplet fusion upconversion-facilitated volumetric 3D printing.

トリプレット融合アップコンバージョンナノカプセル合成

Triplet fusion upconversion (UC) allows for the generation of one high energy photon from two low energy input photons. This well-studied process has ...

工学

Synthesis of Black Seed Oil-loaded-, Alginate-based, pH-sensitive Beads Using Electrospraying Technique

Black seed oil (BSO), derived from the seeds of the Nigella sativa plant, has garnered attention for its potential anti-cancer properties, particularly in the context of colon cancer. Its active compound, thymoquinone, may help inhibit cancer cell growth and induce apoptosis in colon cancer cells. Additionally, black seed oil's anti-inflammatory and antioxidant effects could contribute to a healthier gut environment, potentially reducing cancer risk. Therefore, this study synthesized pH-sensitive alginate beads to deliver BSO into the colon in a controlled-release manner without releasing the drug at pH 1.2 (stomach), thus providing a well-defined release pattern at pH 6.8. The use of electrospray technology improves process performance by making it easier to formulate small, homogeneous beads with a higher rate of swelling and diffusion in the gastrointestinal medium. 
The formulated beads were characterized by an ex-vivo mucoadhesive strength test, bead size, sphericity factor (SF), encapsulation efficiency (EE), scanning electron microscope (SEM), in vitro swelling behavior (SB), and in vitro drug release in acidic and buffer media. All these manufactured beads demonstrated modest sizes of 0.58 &plusmn; 0.01 mm and spherical shape of 0.03 &plusmn; 0.00 mm in this testing. The formulation showed promising floating and releasing properties in vitro. With a very low cumulative percentage of beads, the oil EE of 90.13% &plusmn; 0.93% was high, and the release study demonstrated more than 90% in pH 6.8 with good floating nature in the stomach. Additionally, the beads were evenly spaced throughout the intestine. The electrospraying approach used in this protocol can be reproducible, yielding consistent outcomes. Therefore, this protocol can be used for large-scale production for commercialization purposes.

A technique employing high electric voltage and a targeted, active ingredient-loaded emulsion to fabricate pH-responsive, uniform microbeads is presented.

Black seed oil (BSO), derived from the seeds of the Nigella sativa plant, has garnered attention for its potential anti-cancer properties, particularly in ...

Manganese Oxide Nanoparticle Synthesis by Thermal Decomposition of Manganese(II) Acetylacetonate

For biomedical applications, metal oxide nanoparticles such as iron oxide and manganese oxide (MnO), have been used as biosensors and contrast agents in magnetic resonance imaging (MRI). While iron oxide nanoparticles provide constant negative contrast on MRI over typical experimental timeframes, MnO generates switchable positive contrast on MRI through dissolution of MnO to Mn2+ at low pH within cell endosomes to &#8216;turn ON&#8217; MRI contrast. This protocol describes a one-pot synthesis of MnO nanoparticles formed by thermal decomposition of manganese(II) acetylacetonate in oleylamine and dibenzyl ether. Although running the synthesis of MnO nanoparticles is simple, the initial experimental setup can be difficult to reproduce if detailed instructions are not provided. Thus, the glassware and tubing assembly is first thoroughly described to allow other investigators to easily reproduce the setup. The synthesis method incorporates a temperature controller to achieve automated and precise manipulation of the desired temperature profile, which will impact resulting nanoparticle size and chemistry. The thermal decomposition protocol can be readily adapted to generate other metal oxide nanoparticles (e.g., iron oxide) and to include alternative organic solvents and stabilizers (e.g., oleic acid). In addition, the ratio of organic solvent to stabilizer can be changed to further impact nanoparticle properties, which is shown herein. Synthesized MnO nanoparticles are characterized for morphology, size, bulk composition, and surface composition through transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and Fourier-transform infrared spectroscopy, respectively. The MnO nanoparticles synthesized by this method will be hydrophobic and must be further manipulated through ligand exchange, polymeric encapsulation, or lipid capping to incorporate hydrophilic groups for interaction with biological fluids and tissues.

Manganese Oxide Nanoparticle Synthesis by Thermal Decomposition of ManganeseII Acetylacetonate

This protocol details a facile, one-pot synthesis of manganese oxide (MnO) nanoparticles by thermal decomposition of manganese(II) acetylacetonate in the presence of oleylamine and dibenzyl ether. MnO nanoparticles have been utilized in diverse applications including magnetic resonance imaging, biosensing, catalysis, batteries, and waste water treatment.

マンガンの熱分解による酸化マンガンナノ粒子合成(II) アセチルアセトネート

For biomedical applications, metal oxide nanoparticles such as iron oxide and manganese oxide (MnO), have been used as biosensors and contrast agents in ...

タングステン酸ナトリウムと細菌のミネラル排泄によってナトリウムモリブデン酸マイクロカプセルの合成

要約

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モノとバイメタル早期遷移金属炭化物と窒化物ナノ粒子の逆マイクロエマルジョン媒介合成

ナノサイズ一ナトリウムチタン酸の合成と反応化学

硫黄コポリマーマトリックス内リガンドフリーのCdSナノ粒子の合成

サイズと架橋密度にナノスポンジ可変性

HFOB 1.19 によって生成される鉱物と Sao 2 セルを使用して透過型電子顕微鏡エネルギー分散型 x 線微小分析での分析

複合金属酸化物ナノ粒子の溶融塩合成

マイクロカプセル化アプリケーション用の抽出プラントベースのカプセル

トリプレット融合アップコンバージョンナノカプセル合成

Synthesis of Black Seed Oil-loaded-, Alginate-based, pH-sensitive Beads Using Electrospraying Technique

マンガンの熱分解による酸化マンガンナノ粒子合成(II) アセチルアセトネート

タングステン酸ナトリウムと細菌のミネラル排泄によってナトリウム モリブデン酸マイクロ カプセルの合成

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モノとバイメタル早期遷移金属炭化物と窒化物ナノ粒子の逆マイクロエマルジョン媒介合成

ナノサイズ一ナトリウムチタン酸の合成と反応化学

硫黄コポリマーマトリックス内リガンドフリーのCdSナノ粒子の合成

サイズと架橋密度にナノスポンジ可変性

HFOB 1.19 によって生成される鉱物と Sao 2 セルを使用して透過型電子顕微鏡エネルギー分散型 x 線微小分析での分析

複合金属酸化物ナノ粒子の溶融塩合成

マイクロカプセル化アプリケーション用の抽出プラントベースのカプセル

トリプレット融合アップコンバージョンナノカプセル合成

Synthesis of Black Seed Oil-loaded-, Alginate-based, pH-sensitive Beads Using Electrospraying Technique

マンガンの熱分解による酸化マンガンナノ粒子合成(II) アセチルアセトネート

タングステン酸ナトリウムと細菌のミネラル排泄によってナトリウムモリブデン酸マイクロカプセルの合成