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CURSO PRÁCTICO 1: NANO-BIO MATERIALES
ENCAPSULACIÓN DE BACTERIAS EN HIDROGELES DE SÍLICE
La encapsulación de microorganismos brinda la posibilidad de confinar un sistema metabólicamente
activo. La potencial aplicación de estos nanomateriales con actividad biológica abarca el diseño de bioreactores modulares, el desarrollo de bio-sensores, dispositivos de bio-remediación o para liberación
controlada.
El objetivo de la encapsulación celular es lograr que una matriz biocompatible, con porosidad controlada
para permitir el paso de nutrientes y otras especies de interés pero impedir la contaminación biológica
de cualquier tipo. La elección de una matriz basada en sílice además reduce la biodegradación por parte
de los organismos encapsulados.
Si bien se han desarrolla nuevos métodos para encapsular microorganismos de modo tal que puedan
formar colonias, este taller tiene por objetivo presentar una metodología de trabajo que combina el
conocimiento de nanomateriales inorgánicos y de microbiología.
Dado que durante la encapsulación las células permanecen en contacto con los grupos silanoles de la
matriz, uno de los aspectos a encarar es el análisis de los parámetros involucrados en la generación del
gel, tales como, tiempo de gelificación, temperatura, pH, concentración total de silicatos, etc.
Simultáneamente, dado que se están encapsulando microorganismos, interesa saber si sobreviven al
encapsulado y la magnitud del estrés producido por la encapsulación.
Las bacterias a emplear NO SON PATOGÉNICAS.
Primer día
1) Geles de sílica: se trabajará con la vía silicato Ludox. Esta vía permite el trabajo en medio acuso y la
inclusión de partículas preformadas de sílica (Ludox) permite bajar la concentración de iones Na+. En
esta parte se propone que cada grupo realice varios ensayos con relaciones silicato:Ludox
preestablecida y determinen el tiempo de gelificación (es del orden de 5-10 min), la reproducibilidad
del método y la calidad óptica (transmitancia uv-vis).
2) Técnicas de conteo celular: se realizará dilución, seriado y siembra de un cultivo. De bacterias La idea
es que los alumnos se familiaricen con el trabajo en esterilidad y las técnicas de conteo. Esta etapa
además da los resultados del experimento control para el paso siguiente.
3) Encapsulación de bacterias en geles: el procedimiento es análogo a (1) pero conteniendo la
suspensión de bacterias. Se evalúa el tiempo de gelificación.
4) Ensayo de viabilidad (parte 1): se realiza la ruptura del gel tras 45 min- 1hora de encapsulado
(tiempo a definir en función de la marcha del laboratorio). Se repite el procedimiento de (2) que aquí
tiene mayor complejidad por la presencia del gel. Estas muestras, así como la de (2) se dejan
incubando a 37°C hasta el día siguiente.
Segundo día
5) Conteo de placas y cálculo de viabilidad: se realiza con las placas que se dejaron incubando la noche
anterior.
6) Determinación de stress: se repite el paso (3) empleando una sonda fluorescente que permite medir
el stress oxidativo de las bacterias. Se deja 30-60 min (no es necesario que sea exactamente igual
que en (2) y se realiza la medición de fluorescencia en el equipo apropiado (microscopio de
fluorescencia o lector de placas).
Algunos comentarios:
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Es importante contar con el material estéril, estufa a 37°C, centrífuga, agitadores y barras
magnéticas pequeñas para el trabajo con las células.
Las bacterias deben estar cultivadas previamente así están en una fase definida de su crecimiento
Materiales y reactivos necesarios
 Cultivo de E.Coli en medio LB semisólido.
 Solución fisiológica estéril.
 Silicato de sodio.
 LUDOX HS40.
 Centrífuga para decantar las células
 Eppendorfs de 1.5 o 2 ml estériles.
 Viales con tapa autoclavables, estériles.
 Balanza.
 Pipetas automáticas de 100 y 1000L con tips estériles.
 Material de vidrio genérico, esterilizable .
 Autoclave u olla a presión para esterilizar.
 Placas de Petri descartables o de vidrio, estériles.
 Agitadores y barras magnéticas o un vortex potente.
 Espectrofotómetro uv-visible.
 Estufa de cultivo a 37°C.
Bibliografía
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