Хімія, фізика та технологія поверхні, 2017, 8 (2), 143-154.

Вплив імпульсного електричного поля на поверхневі властивості клітин лактобактерій Lactobacillus plantarum і біогенне формування ультрадисперсного срібла



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp08.02.143

V. I. Podolska, O. Yu. Voitenko, Z. R. Ulberg, L. M. Yakubenko, N. I. Grishchenko, V. N. Ermakov

Анотація


Досліджено поверхневі біогенні ефекти імпульсного електричного поля в системі клітин лактобактерій L. plantarum в розчинах  електролітів. Встановлено вплив параметрів поля (частоти, амплітуди напруги) на зміну гідрофобності і електрокінетичного потенціалу лактобактерій, пов’язану з виділенням додаткових метаболітів. Зміна поверхневих характеристик клітин L. plantarum в імпульсному електричному полі визначає умови біогенного формування нанорозмірних частинок срібла. При гідрофобізації клітини формуються частинки меншого розміру, вони менше агреговані та більш рухливі. Гідрофілізація сприяє формуванню великих кластерних структур, які складаються з полісахариду/поліпептиду і ультрадисперсних частинок срібла. Обробка в імпульсному електричному полі з амплітудою імпульсної напруги 20 В і частотою 200–500 Гц сприяла формуванню стабілізованих в клітинній стінці частинок срібла. 


Ключові слова


нанорозмірне срібло; лактобактерії; біогенний синтез; гідрофобність; електрокінетичний потенціал

Повний текст:

PDF

Посилання


1. Shenderov B.A. Medical microbial ecology and functional nutrition. V.3. Probiotics and functional nutrition. (Moscow: Grant, 2001). [in Russian].

2. Patent US 0239280 De Windt W., Vercauteren T., Verstraete W. Method for producing metal nanoparticles. 2009.

3. Sintubin L., Windt W.D., Dick J., Mast J., van der Ha D., Verstraete W., Boon N. Lactic acid bacteria as reducing and capping agent for the fast and efficient production of silver nanoparticles. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2009. 84(4): 741. https://doi.org/10.1007/s00253-009-2032-6

4. Sintubin L., Verstraete W., Boon N. Biologically produced nanosilver: current state and perspectives. Biotechnol. Bioeng. 2012. 109(10): 2422. https://doi.org/10.1002/bit.24570

5. Crystalline bacterial cell surface proteins. Ed. U.V. Sleytr, P.Mesner, D. Pum, M. Sara. (Austin: R.G. Landes Company/Academic Press, 1996).

6. Sleytr U.V., Messner P., Pum D., Sara M. Crystalline bacterial cell surface layers (S Layers): from supramolecular cell structure to biomimetics and nanotechnology. Angew. Chem. Int. Ed. 1999. 38: 1034. https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-3773(19990419)38:8<1034::AID-ANIE1034>3.0.CO;2-#

7. Podolska V.I., Voitenko O.Yu., Grishchenko N.I., Ulberg Z.R., Savkin O.G., Yakubenko L.M. Chemical-microbiological and biogenic formation of ultrafine silver in lactic acid bacteria cells. Material Science of Nanostructures. 2014. 2: 53. [in Russian].

8. Podolska V.I., Voitenko O.Yu., Savkin O.G., Grishchenko N.I., Ulberg Z.R., Yakubenko L.M. Characterization of superdispersed silver particles precipitated in lactobacteria cells. Material Science of Nanostructures. 2014. 1: 64. [in Russian].

9. Anil Kumar S., Abyaneh M.K., Gosavi Sulabha S.W., Kulkarni S.K., Pasricha R, Ahmad A, Khan M.I. Nitrate reductase–mediated synthesis of silver nanoparticles from AgNO3. Biotechnol. Lett. 2007. 29(3): 439. https://doi.org/10.1007/s10529-006-9256-7

10. Park Y., Hong Y.N., Weyers A., Kim Y.S., Linhardt R.J. Polysaccharides and phytochemicals: a natural reservoir for the green synthesis of gold and silver nanoparticles. IET Nanobiotechnol. 2011. 5(3): 69. https://doi.org/10.1049/iet-nbt.2010.0033

11. Podolska V.I., Eemakov V.M., Voitenko O.Yu., Ulberg Z.R., Grishchenko N.I. Mechanism of silver nanoparticles synthesis in cell matrix. Material Science of Nanostructures. 2011. 4: 66. [in Russian].

12. Valle A., Zanardini E., Abbruscato P., Argenzio P., Lustrato G., Ranalli G., Sorlini C. Effects of low electric current (LEC) treatment on bacterial cultures. J. Appl. Microbiol. 2007. 103(5): 1376. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2007.03374.x

13. Podolska V.I., Yakubenko L.N., Ulberg Z.R., Ermakov V.N., Grishchenko N.I. Effect of weak pulse electric fields on surface properties and destructive activity of Pseudomonas bacteria. Colloid J. 2010. 72(6): 830. https://doi.org/10.1134/S1061933X10060153

14. Sanchez-Varquez V., Gonzalez I., Gutierrez-Rojas M. Electric field as pretreatment to enhance the activity of whole-cell biocatalyst for hydrocarbon degradation in contaminated water. Chem. Eng. J. 2015. 260: 37. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.08.036

15. Luo Q., Wang H., Zhang X., Qian Y. Effect of direct electric current on cell surface properties of phenol-degrading bacteria. Appl. Environ. Microbiol. 2005. 71(1): 423. https://doi.org/10.1128/AEM.71.1.423-427.2005

16. Podolska V.I., Ermakov V.N., Yakubenko L.N., Ulberg Z.R., Gryshchenko N.I Effect of low-intensity pulsed electric fields on the respiratory activity and electrosurface properties of bacteria. Food Biophysics. 2009. 4(4): 281. https://doi.org/10.1007/s11483-009-9126-7

17. Podolska V.I., Voitenko E.Yu., Yakubenko L.N., Ulberg Z.R., Tsyganovich E.A., Ermakov V.N., Grishchenko N.I. Effect of low-intensity pulsed electric field on the interaction of some microorganisms with silver and copper ions. Material Science of Nanostructures. 2010. 2: 64. [in Russian].

18. Sanin S.L., Sanin F.D., Bryers J.D. Effect of starvation on the adhesive properties of xenobiotic degrading bacteria. Process Biochem. 2003. 38(6): 909. https://doi.org/10.1016/S0032-9592(02)00173-5

19. Schär-Zammaretti P., Ubbink J. The cell wall of lactic acid bacteria: surface constituents and macromolecular conformation. Biophys. J. 2003. 85(6): 4076. https://doi.org/10.1016/S0006-3495(03)74820-6

20. Boonaert C.J.P., Rouxhet P.G. Surface of lactic acid bacteria: relationships between chemical composition and physicochemical properties. Appl. Environ. Microbiol. 2000. 66(6): 2548. https://doi.org/10.1128/AEM.66.6.2548-2554.2000

21. Shilov V.N., Voitenko E.Yu., Marochko L.G., Podolska V.I. Electric characteristics of cellular structures containing colloidal silver. Colloid J. 2010. 72(1): 125. https://doi.org/10.1134/S1061933X10010138

22. Andreev V.C., Gorshenina E.S., Dronova N.V., Popov V.G. Electroadaptation of microorganisms to stress effect. Biotechnology. 1986. 2(6): 41.




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp08.02.143

Copyright (©) 2017 V. I. Podolska, O. Yu. Voitenko, Z. R. Ulberg, L. M. Yakubenko, N. I. Grishchenko, V. N. Ermakov

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.