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Cytométrie de flux pour l'analyse microbienne de viabilité de bioréacteur

Les bioréacteurs microbiens sont très utilisés pour le traitement des eaux résiduaires, et différentes installations de réacteur ont été introduites pour maintenir la biomasse microbienne tout en rebutant l'eau nettoyée. L'assemblage des microbes dans le bioréacteur est essentiel, car la période de démarrage d'un réacteur sans film biologique préformé peut être plusieurs mois.

bioréacteurCrédit d'image : FOTOGRIN/Shutterstock.com

Si un bioréacteur ne peut pas être fait fonctionner continuement, cependant, le stockage des films biologiques déterminés serait hautement avantageux pour une reprise postérieure de réacteur. Les chercheurs de Chine et du Canada ont la cytométrie de flux utilisée récemment pour expliquer avec les souillures fluorescentes des cellules mortes que le stockage du film biologique au °C 4 est le meilleur pour mettre à jour la viabilité de film biologique.

Cette recherche a été publiée dans la recherche sur l'eau de tourillon.

Les eaux usées des familles et des industries variées sont riches en carbone et azote organiques, les deux nutritifs importants pour des micros-organismes. Cependant, ceci implique que des eaux usées ne peuvent pas être rebutées dans l'environnement.

Si les montants élevés d'éléments nutritifs organiques atteignent dans les eaux de surface, comme des rivières et des lacs, ils entraînent l'eutrophisation qui peut mener aux fleurs d'algues et à l'accroissement microbien intense. Ceci peut rendre les eaux de surface anoxiques et nuageuses, les conditions qui sont mortelles pour les organismes aquatiques tels que des poissons et des centrales variées.

Afin d'éviter de telles fleurs, des eaux usées des communautés humaines sont nettoyées aux centrales d'eaux usées, de sorte que seulement de l'eau propre soit rebutée à l'environnement. Car les microbes sont très efficaces en reprenant les éléments nutritifs organiques de carbone et d'azote, les centrales d'eaux usées sont normalement des bioréacteurs, où un procédé microbien réglé à l'intérieur d'une chambre de réacteur absorbe les éléments nutritifs, plutôt qu'une fleur excessive en eaux de surface.

La conservation des microbes à l'intérieur du réacteur devient, pour cette raison, importante, pendant qu'ils sont exigés pour le fonctionnement de réacteur et ne se développeront pas dans l'eau rebutée.

Un exemple de tels bioréacteurs microbiens est des réacteurs de dénitrification, où les microbes convertissent l'azote des eaux usées en dinitrogen de gaz (n)2, qui peut s'échapper dans l'air environnemental puisque N2 est la composante principale de l'air. Afin de maintenir les micros-organismes, des procédés de réacteur ont été conçus de sorte que les micros-organismes se développent dans les films biologiques qui peuvent facilement être maintenus par filtration.

Cependant, puisque simultanément les microbes seront bien suspendus à l'intérieur des eaux usées, des types de réacteur tels que le bioréacteur de bâti mobile (MBBR) ont été développés, où les films biologiques microbiens se développent sur les particules solides qui peuvent être suspendues par l'agitation tout en facilitant l'assemblage de microbe pendant l'écoulement de l'eau effluente nettoyée.

Une fois qu'un film biologique microbien a été développé sur les particules de MBBR, ces particules sont normalement réutilisées, car un MBBR-film biologique déterminé peut reprendre le traitement des eaux juste après qu'une série neuve d'eaux usées est ajoutée.

Cependant, si le bioréacteur doit être temporairement arrêté, comme la maintenance détermine, une méthode de stockage pour les film biologique-particules serait désirable de sorte que des réacteurs puissent être relancés plus rapidement.

Un organisme de recherche de Chine et du Canada, aboutis par M. Ji Li (université de Jiangnan et université de Jiangsu), a maintenant expliqué qu'un stockage de 4 °C est optimal pour des films biologiques de dénitrification et est expliqué par cytométrie de flux qu'il réduit à un minimum la mort des cellules à l'intérieur du film biologique.

Maintenant des films biologiques microbiens vivants

Les chercheurs ont reçu des particules de MBBR avec des films biologiques de dénitrification d'une centrale de traitement des eaux résiduaires. Des échantillons ont été enregistrés à 4°C, à °C 20 le °C ou -20 pendant cinq mois, après quoi à films biologiques où désagrégés. Les cellules personnalisées ont été fluorescent souillées avec une souillure commerciale pour les cellules mortes et comptées par cytométrie de flux.

Supplémentaire, les scientifiques avaient l'habitude les films biologiques enregistrés pour commencer les bioréacteurs de laboratoire pour marquer leurs découvertes de cytométrie de flux avec l'activité réelle de dénitrification dans le réacteur.

Les scientifiques ont expliqué que la survie des cellules était la plus élevée dans les films biologiques enregistrés à 4 °C. La survie plus élevée a marqué avec un régime plus élevé de dénitrification après avoir relancé un réacteur avec les films biologiques. Car il est concevable que les films biologiques microbiens survivent mieux à inférieur, mais à la congélation, les températures, cette méthode de cytométrie de flux peuvent devenir utiles pour surveiller des films biologiques enregistrés pour les bioréacteurs industriels.

Commencer vers le haut d'un bioréacteur peut être cher ; une méthode facile pour évaluer la viabilité de film biologique à l'avance peut abaisser la probabilité du manqu ou de retarder des mises en train de réacteur.

Source

Remise en service de Wang S et autres et application à échelle pilote fi LM de cation de fi de denitri de conservation à long terme du bio basé sur la cytométrie de fl aïe. Recherche sur l'eau 2019, 148, 368-377 ; DOI : 10.1016/j.watres.2018.10.072.

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Last Updated: Nov 13, 2019

Christian Zerfaß, Ph.D.

Written by

Christian Zerfaß, Ph.D.

Christian is an enthusiastic life scientist who wants to understand the world around us. He was awarded a Ph.D. in Protein Biochemistry from Johannes Gutenberg University in Mainz, Germany, in 2015, after which he moved to Warwick University in the UK to become a post-doctoral researcher in Synthetic Biology.

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