ZetaView助力纳米气泡技术促进铜绿假单胞菌生长的机制研究

2024-12-24

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铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）是一种常见的革兰氏阴性细菌，广泛分布于土壤、水体等环境，常被应用到土壤环境修复、水体环境修复、石油开发等工作中。纳米气泡是近年来兴起的一个新的研究方向，已被证实可以广泛应用于农作物栽培、水产养殖等领域，显著提升种植和养殖的产量。

基于此研究背景，本文的研究人员重点研究通过纳米气泡技术提升铜绿假单胞菌的生长与代谢，以期进一步提高铜绿假单胞菌的应用价值。ZetaView PMX100被用于测定纳米气泡的粒径分布、数量浓度和zeta电位，为揭示纳米气泡促进铜绿假单胞菌生长与代谢的机制提供数据支持。

研究人员选择氧气和二氧化碳作为气体源，通过纳米气泡发生器分别获得富含氧气纳米气泡和二氧化碳纳米气泡的培养液。不含纳米气泡的培养液、含氧气纳米气泡的培养液、含二氧化碳纳米气泡的培养液均经过0.45μm的滤膜过滤，所对应的纳米气泡浓度分别为0个/ml、4.0*10⁶个/ml、1.0*10⁷个/ml；氧气纳米气泡和二氧化碳纳米气泡的中位粒径分别是119.6nm和128.6nm。然后研究人员记录了T=0h、24h、36h、48h、60h、72h、80h时铜绿假单胞菌在不含纳米气泡的培养液、含氧气纳米气泡的培养液和含二氧化碳纳米气泡的培养液中的培养状态（图1），并分别测试了相应时间下、对应培养基中的铜绿假单胞菌的菌体数量及代谢产物含量（图2），以便通过菌体数量和代谢产物含量的变化揭示铜绿假单胞菌的生长与代谢情况。实验结果显示，氧气纳米气泡和二氧化碳纳米气泡均对铜绿假单胞菌的生长与代谢起到了非常明显的促进作用。

图1. 不同时间下，铜绿假单胞菌在三种培养基中的培养状态

图2. 在含纳米气泡和不含纳米气泡的3种培养基中所测得的铜绿假单胞菌的菌体数量、氮气含量、二氧化碳含量和蛋白质浓度

另外，该文章还通过ZetaView对氧气纳米气泡和二氧化碳纳米气泡的Zeta电位进行表征。经测试发现，氧气纳米气泡和二氧化碳纳米气泡在该培养液中的Zeta电位分别是-18.16mV和2.98mV，但它们在自来水中的zeta电位分别是-14.66mV和-18.07mV。氧气纳米气泡在自来水和培养液中的Zeta电位比较接近；二氧化碳纳米气泡在自来水和培养液中的Zeta电位却差异很大。Zeta电位的这些差异带给研究人员很好的启发。研究人员由此猜想这两种气体的纳米气泡促进铜绿假单胞菌生长和代谢的机制完全不同，并通过严谨的实验设计，证实了该猜想。

在以上研究结果中，ZetaView可测量的纳米气泡粒径、浓度和Zeta电位等信息，为揭示纳米气泡的作用机制提供了非常重要的数据支持，值得行业研究人员借鉴、参考。

参考文献

[1] Ito, M., Sugai, Y. Nanobubbles activate anaerobic growth and metabolism of Pseudomonas aeruginosa. Sci Rep 11, 16858 (2021).

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