כדורי תאית בקטריאליים התכומסו בחומרים מוצקים

תאית חיידקית (BC) כבר ציין לשימוש בתעשייה הפוטנציאלית שלה בשל כוח מכני שלה, טוהר גבוה גבישיות, יכולות החזקת מים, ומבנה סיבים^{מורכבים 1,2,3,4}. מאפיינים אלה הופכים את BC לביו-חומרית חיובית עבור מגוון יישומים, כולל ביו-רפואי, עיבוד מזון ותיקון סביבתי משתמש ב^{– 1}. היווצרות של סרט BC יכול להיעשות עם תרבויות אורגניזם יחיד או^{תרבויות}מעורבות כמו אלה המשמשים kombucha 5 , משקה תה מותסס. מבשלת קומבוצ’ה מסתמכת על “תרבות סימביוטית של חיידקים ושמרים”, הידוע בכינויו SCOBY. באמצעות תרבות סימביוטית זו של אורגניזמים, טכניקה דומה משמשת ליצירת ספירות BC. ביו-חומר זה עשוי להיות מועסק כדי לסייע בבידוד מזהמים סביבתיים ולעגן תיקונים חקלאיים כמו ביו-פחם כדי להשיג ייצור יבול יעיל יותר.

ספרות קודמת דנה כיצד המאפיינים של BC המיוצר בתנאים נסערים להשוות לפנה”ס המיוצר בתרבות נייחת. תרבות נייחת גורמת לסרט שנוצר בממשק האוויר הנוזלי, בעוד שתרבות מזועזעת גורמת לחלקיקי BC שונים, גדילים וספירות התלויים בתוך הנוזל⁶. מחקרים רבים התייחסו לטענה כי הייצור המסחרי של BC הוא ריאלי יותר בתנאים הדינמיים^6,7, מתן רציונל ליישום השיטה של נייר זה. בנוסף, נערכו חקירות שונות על המבנה והמאפיינים של תחומי BC. Toyosaki et al.⁶ השווה צלושי ארלנמייר מבולבלים וחלקים בהפקתם הנסערת לפני הספירה. מחקר שנערך על ידי הו ו Catchmark⁴ קבע תנאים עבור ספירות BC ששימשו כהנחיות לתהליך הייצור הנוכחי של כדור BC, ותוצאותיהם מצביעות על כך שגודל הספירה אינו ממשיך לגדול לאחר 60 שעות. סקירה של ייצור BC על ידי מוחמד ואח^‘1 עולה כי טלטול תרבות BC מבטיח אפילו אספקת חמצן והפצה, אשר הכרחי לצמיחה מוצלחת BC. הולנד ואח ‘⁸ חקרו את הקריסטליות והמבנה הכימי של BC באמצעות עקיפת קרני רנטגן וספקטרוסקופיית אינפרא אדום של טרנספורמציה פורייה. ההנחה היא כי קפסולות BC יציגו מאפיינים דומים ומחקר עתידי יחקור תכונות מבניות. מחקרים חקרו גם את ההשפעות החיוביות של שימוש ב- BC כדי לייצר ביו-קומפוזיטים משופרים. באמצעות אפוקסי-שף כבסיס, החוקרים הראו כי התוספת של BC משפר מאפיינים חומריים כמו חיי עייפות, קשיחות שבר, מתיחה וכוח flexural^9,10. כפי שמוצג על ידי מחקרים בעבר ובהווה, רבים מעוניינים במסחור השימוש ב- BC.

חוקרים רבים חקרו תאית חיידקית במערכות שחרור מבוקרות, והשיטה המתוארת כאן מייצרת כמוסות שניתן להשתמש בהן כמערכות שחרור מבוקרות. חלק גדול ממחקר זה מתמקד בשחרור מבוקר בתחום הביו-רפואי, כמו גם בכמה מחקרים בניהול דשן שחרור מבוקר (CRF). בהתבסס על ההצלחה של שחרור מבוקר של BC של אמוקסיצילין¹¹, לידוקאין¹², ואיבופרופן¹³, BC עשוי להפגין מאפייני משלוח דומים עם חומרים אחרים, כגון דשן כדורי. סקירה כללית של CRF של שביב ומיקלזן¹⁴ מכירה בכך ש-CRF’s יעילים יותר, חוסכים בעבודה, ובדרך כלל גורמים פחות השפלה סביבתית מאשר יישום דשן קונבנציונלי. תאית חיידקית עשויה לעבוד כחומר אנקפסולטור חיובי עבור CRF של. דשנים עשויים להחליק מתוך קרום BC או פריקה כמו מתכלים BC^15,16. קיבולת נפיחות מים גבוהה של BC יכול לשמש גם תיקון קרקע מועיל^17,18,19 כי הן חומרים מזינים דשן ולחות עשוי לשחרר לתוך הקרקע באמצעות יישום של כדורי BC. עם תכונות אלה, CRF שנוצר על ידי אנקפסולציה כדור BC עשוי להיות יתרון על פני חומרי ציפוי דשן אחרים שיכולים להיות השפעות שליליות במהלך שלבי הייצור וההשלכה שלהם. התאמת BC לציפוי דשן עשויה לשפר עוד יותר את טכנולוגיות CRF. על ידי הורדת קצב שחרור דשן, לגידולים יהיה מספיק זמן כדי לכבוש את הדשן ולמנוע נגר עודף לתוך גופי מים, ובכך להפחית eutrophication ואזורים לא מתוחכמים. דשנים דומים לשחרור איטי הוכנו והוטחו באמצעות ציפוי פולימר²⁰.

שלא כמו פרוטוקולים שתוארו במחקרים קודמים, זה מתמקד בייצור כדור אחיד ומלוכד ולא בתפוקה תאית גבוהה. יתר על כן, אנקפסולציה BC של מוצקים אחרים נחקרה עם סרטים תאית, אבל לא כדורים²¹. על ידי הרחבת המחקר על כדורי תאית חיידקית, ניתן לבצע צעדים נוספים כדי לייצר BC מסחרית, אשר מועיל בגלל תכונות בטוחות לסביבה של BC. שיטה זו של ייצור כדור BC מנצלת מרכיבים קולינריים זולים, זמינים. לאחר ההרכבה הראשונית, ספירות BC מתחילות להיווצר תוך יומיים ללא הפרעה. הפקת תחומי BC באמצעות אסטרטגיה זו דורשת מעט מקום ויש לה תוצר-על אכיל, תה מותסס ‘kombucha’. טכניקות אנקפסולציה המוזכרות במחקרים אחרים כוללות ציפויים שנוצרו באמצעות טכניקת היפוך פאזה^22,23, היווצרות מטריצה²⁴, ייבוש ספריי²⁵, ו אנקפסולציה ישירה במהלך סינתזה²⁶. שיטת האנקפסולציה הישירה המתוארת בכתב יד זה שימושית למי שרוצה תהליך קל וזול העושה שימוש בחומרים זמינים.

באמצעות מחקר זה נוצר פרוטוקול מוצלח לייצור ואקפסולציה של כדור BC. כדורי BC יכולים לתמצת חלקיקים מוצקים של ביו-פחם, זנבות מוקשים ומיקרוביאדות פוליסטירן בתוך המבנים האישיים שלהם. למרות שעדיין לא נעשה שימוש נרחב בתעשייה, BC הוא חומר מעשי, בר קיימא, המתרחשים באופן טבעי שיכול לשמש עבור יישומים עתידיים.