Хімія, фізика та технологія поверхні, 2021, 12 (1), 58-66.

Інкапсулювання клітинних суспензій молочнокислих бактерій кремнеземом



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp12.01.058

T. V. Krupska, V. V. Turov, M. D. Tsapko, J. Skubishevska-Zieba, L. Leboda

Анотація


Перспективним напрямком тривалого зберігання клітин при відносно високих температурах може стати їхнє інкапсулювання нанорозмірними біологічно інертними матеріалами, здатними створювати навколо мікрокрапель клітинної суспензії оболонку, яка, з одного боку, забезпечує можливість газового обміну між суспензією і зовнішнім середовищем, а з іншого - гальмує процеси життєдіяльності клітин, переводячи їх в стан, близький до анабіозу. Методом низькотемпературної 1Н ЯМР-спектроскопії вивчено процес гідратації лактобактерій, вплив на нього слабкополярного органічного середовища та інкапсулювання клітин кремнеземом. Метою цієї роботи було вивчення гідратації клітинних суспензій та життєздатності клітин молочнокислих бактерій, інкапсульованих кремнеземом, і можливості проникнення в них такої активної речовини, як трифтороцтова кислота. В результаті проведених досліджень показано, що спектральні параметри води в концентрованих клітинних суспензіях молочнокислих бактерій сильно залежать від концентрації суспензії, що, ймовірно, пов’язано з можливістю формування стабільного клітинного гелю, який без його руйнування може бути інкапсульований частинками кремнезему як в повітряному середовищі, так і в середовищі хлороформу з добавкою трифтороцтової кислоти. На кривих розподілу за радіусами кластерів незамерзаючої води присутні два максимуми, що відповідають R = 2 і       20–100 нм. Внесок у розподіл другого максимуму зростає з ростом концентрації води.


Ключові слова


гідрофільний кремнезем; інкапсулювання; 1Н ЯМР-спектроскопія; молочнокислі бактерії

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


1. Franks F. Biophysics and biochemistry at low temperature. (Cambridge: University Press, 1985).

2. Kuleshova L. G., Kovalenko I.F. Theoretical prediction of optimal cooling rates of cell suspensions. Bulletin of the Kharkov National University. Biophysical Bulletin. 2008. 20(1): 56. [in Russian].

3. Osetskii A.I., Kirilyuk A.L., Gurina T.M. On the possible mechanism of damage to cryopreserved biological objects due to plastic pressure relaxation in closed liquid-phase inclusions. Problems of Cryobiology. 2007. 17(3): 272. [in Russian].

4. Krivokharchenko A.S., Serobyan G.A., Sadovnikov V.B. Cryoembryobanks - promising technology for the conservation of laboratory, domestic and wild animal genetic resources for practical use. In: IV International Conference and Discussion Scientific Club. Ukraine, Crimea, Yalta-Gurzuf: "IT+ME'98", 1998. P. 380. [in Russian].

5. Kirilenko M.A., Kuznetsov O.Yu., Dmitrieva Zh.M. The effect of cryopreservation on the survival of a complex of lactic acid bacterial autostrains during storage and biotechnological scaling processes. Yu.A. Ovchinnikova Herald of biotechnology and physical and chemical biology. 2019. 15(2): 5. [in Russian].

6. Hofmann N., Bernemann I., Pogozhi D., Glasmaher B. Development of system optimization of cryopreservation protocols for cell suspensions. Problems of Cryobiology. 2011. 21(4): 353. [in Russian].

7. Zvyagintsev D.G. Interaction of microorganisms with solid surfaces. (Moscow: Publishing house of the MSU, 1973). [in Russian].

8. Tsyrenov V.Zh. The basics of biotechnology: the cultivation of human and animal cells. (SSSTU Ulan-Ude, 2005). [in Russian].

9. Lapage S.P., Shelton J.E., Mitchell T.G., Mackenzie A.R. Culture collections and the preservation of bacteria. In Methods in Microbiology. (London: Academic Press, 1970). P. 135. https://doi.org/10.1016/S0580-9517(08)70540-3

10. Malik K.A., Claus D. Bacterial culture collection: Their importance to biotechnology and microbiology. Biotechnology and Genetic Engineering Reviews. 1987. 5: 137. https://doi.org/10.1080/02648725.1987.10647837

11. Uzunova-Doneva T., Donev T. Anabiosis and conservation of microorganisms. Journal of Culture Collections. 2005. 4: 17.

12. Sidyakina T.M. Preservation of microorganisms. (Pushchino: ONTI NCBI, 1985). [in Russian].

13. Fakhrullin R.F., Minullina R.T. Hybrid Cellular−Inorganic Core−Shell Microparticles: Encapsulation of Individual Living Cells in Calcium Carbonate Microshells. Langmuir. 2009. 25(12): 6617. https://doi.org/10.1021/la901395z

14. Gun'ko V.M., Turov V.V., Gorbik P.P. Water at the interface. (Kyiv: Naukova Dumka, 2009). [in Russian].

15. Gun'ko V.M., Turov V.V. Nuclear Magnetic Resonance Studies of Interfacial Phenomena. (New York: Taylor & Francis, 2013). https://doi.org/10.1201/b14202

16. Turov V.V., Gun'ko V.M. Clustered water and ways to use it. (Kyiv: Naukova dumka, 2011). [in Russian]

17. Gun'ko V.M., Turov V.V., Bogatyrev V.M., Zarko V.I., Leboda R., Goncharuk E.V., Novza A.A., Turov A.V., Chuiko A.A. Unusual Properties of Water at Hydrophilic/Hydrophobic Interfaces. Adv. Colloid Interface Sci. 2005. 118(1-3): 125. https://doi.org/10.1016/j.cis.2005.07.003

18. Aksnes D.W., Kimtys L. Characterization of mesoporous solids by 1H NMR. Magnetic Resonance in Colloid and Interface Science. 2004. 25: 146. https://doi.org/10.1016/j.ssnmr.2003.03.001

19. Petrov O.V., Furo I. NMR cryoporometry: Principles, application and potential. Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. 2009. 54(2): 97. https://doi.org/10.1016/j.pnmrs.2008.06.001

20. Frolov Yu.G. The course of colloid chemistry. Surface phenomena and disperse systems. (Moscow: Chemistry, 1982). [in Russian].

21. Pople J.A., Schneider W.G., Bernstein H.J. High-Resolution Nuclear Magnetic Resonance. (New York-Toronto-London: McGraw-Hill Book Company, JNC, 1959).




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp12.01.058

Copyright (©) 2021 T. V. Krupska, V. V. Turov, M. D. Tsapko, J. Skubishevska-Zieba, L. Leboda

 CC By Creative Commons "Attribution" 4.0