Cytometry de flujo para el análisis microbiano de la viabilidad del biorreactor

Los biorreactores microbianos son ampliamente utilizados para el tratamiento de aguas residuales, y diversos montajes del reactor se han introducido para conservar la biomasa microbiana mientras que descargan el agua limpiada. La retención de microbios en el biorreactor es crucial, pues la época de lanzamiento de un reactor sin el biofilm preformado puede ser varios meses.

biorreactorHaber de imagen: FOTOGRIN/Shutterstock.com

Si un biorreactor no se puede ejecutar contínuo, sin embargo, el almacenamiento de los biofilms establecidos sería altamente beneficioso para un recomienzo posterior del reactor. Los investigadores de China y de Canadá tienen cytometry de flujo usado recientemente para demostrar con las manchas de óxido fluorescentes de células muertas que el almacenamiento del biofilm en el °C 4 es el mejor mantener la viabilidad del biofilm.

Esta investigación se ha publicado en la investigación de agua del gorrón.

Las aguas residuales de los hogares y de las diversas industrias son ricas en el carbono y el nitrógeno orgánicos, ambos alimentos importantes para los microorganismos. Sin embargo, esto implica que las aguas residuales no se pueden descargar en el ambiente.

Si las altas cantidades de alimentos orgánicos alcanzan en las aguas superficiales, como los ríos y los lagos, causan la eutroficación que puede llevar a los lingotes algáceos y al incremento microbiano fuerte. Esto puede hacer las aguas superficiales anóxicas y nubladas, las condiciones que son mortíferas para los organismos acuáticos tales como pescados y diversas instalaciones.

Para prevenir tales lingotes, las aguas residuales de comunidades humanas se limpian en instalaciones de las aguas residuales, para solamente descargar el agua potable al ambiente. Pues los microbios son muy eficientes en tomar los alimentos orgánicos del carbono y del nitrógeno, las instalaciones de las aguas residuales son normalmente los biorreactores, donde un proceso microbiano controlado dentro de una cámara del reactor consume los alimentos, bastante que un lingote incontrolado en las aguas superficiales.

La retención de los microbios dentro del reactor, por lo tanto, llega a ser importante, mientras que se requieren para la función del reactor y no crecerán en el agua descargada.

Un ejemplo de tales biorreactores microbianos es los reactores de la desnitrificación, donde los microbios convierten el nitrógeno de las aguas residuales en el dinitrogen del gas (n)2, que puede escape en el aire ambiental puesto que N2 es el componente principal del aire. Para conservar los microorganismos, los procesos del reactor se han diseñado de modo que los microorganismos crezcan en los biofilms que se pueden conservar fácilmente por la filtración.

Sin embargo, puesto que los microbios serán suspendidos simultáneamente bien dentro de las aguas residuales, los tipos de reactor tales como el biorreactor de la base móvil (MBBR) se han desarrollado, donde los biofilms microbianos están creciendo en las partículas sólidas que pueden ser suspendidas revolviendo mientras que facilitan la retención del microbio durante el licenciamiento del agua efluente limpiada.

Una vez que un biofilm microbiano se ha crecido en las partículas de MBBR, estas partículas se reciclan normalmente, pues un MBBR-biofilm establecido puede reanudar el tratamiento de aguas inmediatamente después que una nueva mezcla de las aguas residuales se agrega.

Sin embargo, si el biorreactor necesita ser parado temporalmente, por ejemplo para mantenimiento prueba, un método del almacenamiento para las biofilm-partículas sería deseable para poder recomenzar reactores más rápidamente.

Un grupo de investigación de China y de Canadá, llevados por el Dr. Ji Li (universidad de Jiangnan y universidad de Jiangsu), ahora ha demostrado que un almacenamiento de 4 °C es óptimo para los biofilms de la desnitrificación y es demostrado por cytometry de flujo que disminuye la muerte de células dentro del biofilm.

Manteniendo biofilms microbianos activos

Los investigadores recibieron partículas de MBBR con los biofilms de desnitrificación de una depuradora de aguas residuales. Las muestras fueron salvadas en 4°C, el °C 20 el °C o -20 por cinco meses, después de lo cual los biofilms donde desintegradas. Las células individualizadas fluorescente fueron manchadas con una mancha de óxido comercial para las células muertas y contadas por cytometry de flujo.

Además, los científicos utilizaron los biofilms salvados para comenzar hacia arriba los biorreactores de laboratorio para correlacionar sus conclusión del cytometry de flujo con actividad real de la desnitrificación en el reactor.

Los científicos demostraron que la supervivencia de células era la más alta de los biofilms salvados en 4 °C. La supervivencia más alta correlacionó con un régimen más alto de la desnitrificación después de recomenzar un reactor con los biofilms. Pues es concebible que los biofilms microbianos sobreviven mejor en más inferior, pero la congelación, las temperaturas, este método del cytometry de flujo pueden llegar a ser útiles para vigilar los biofilms salvados para los biorreactores industriales.

El comenzar encima de un biorreactor puede ser costoso; un método fácil para fijar la viabilidad del biofilm puede bajar por adelantado la probabilidad de fallar o de demorar lanzamientos del reactor.

Fuente

Reactivación de Wang S y otros y uso de la piloto-escala fi lm del catión del fi del denitri del almacenamiento de larga duración del bio basado en cytometry del ow del fl. Investigación de agua 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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