Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của tobramycin đối với hiệu suất của pin vi sinh vật
Tóm tắt
Việc phát thải kháng sinh vào môi trường thủy sinh đã trở thành một vấn đề sức khỏe cộng đồng toàn cầu khi xử lý nước thải chứa kháng sinh. Khả năng của pin vi sinh vật (MFC) trong việc thu năng lượng từ chất thải hữu cơ và sinh khối tái tạo đang thu hút sự quan tâm ngày càng tăng trong việc xử lý nước thải. Trong bài báo này, chúng tôi đã điều tra phản ứng sinh điện hóa của một lớp biofilm hỗn hợp vi sinh vật điện hoạt trong MFC đối với các nồng độ tobramycin khác nhau. Các lớp biofilm điện hoạt cho thấy mức độ bền vững cao đối với tobramycin ở mức μg/L. Phản ứng sinh ra dòng điện của các lớp biofilm bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của tobramycin. Tỷ lệ ức chế của MFC tăng theo cấp số nhân với các nồng độ tobramycin trong khoảng 0,1-1,9 g/L. Các cộng đồng vi khuẩn của các lớp biofilm thay đổi theo nồng độ tobramycin, trong đó sự cân bằng là rất quan trọng cho sự ổn định của các lớp biofilm dựa trên MFC. Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng MFC dựa trên lớp biofilm điện hoạt là bền vững trước kháng sinh ở mức μg/L, nhưng nhạy cảm với các biến đổi trong nồng độ kháng sinh ở mức g/L. Những kết quả này có thể cung cấp thông tin quan trọng về tác động của kháng sinh đối với hiệu suất của MFC như một công nghệ xử lý chất thải.
Từ khóa
#tobramycin #pin vi sinh vật #biofilm điện hoạt #xử lý nước thải #sức khỏe cộng đồngTài liệu tham khảo
Perret D, Gentili A, Marchese S, Greco A, Curini R: Sulphonamide residues in Italian surface and drinking waters: a small scale reconnaissance. Chromatographia. 2006, 63: 225-232. 10.1365/s10337-006-0737-6.
Stolker AAM, Niesing W, Hogendoorn EA, Versteegh JFM, Fuchs R, Brinkman UAT: Liquid chromatography with triple-quadrupole or quadrupole-time of flight mass spectrometry for screening and confirmation of residues of pharmaceuticals in water. Anal Bioanal Chem. 2004, 378: 955-963. 10.1007/s00216-003-2253-y.
Ye ZQ, Weinberg HS, Meyer MT: Trace analysis of trimethoprim and sulfonamide, macrolide, quinolone, and tetracycline antibiotics in chlorinated drinking water using liquid chromatography electrospray tandem mass spectrometry. Anal Chem. 2007, 79: 1135-1144. 10.1021/ac060972a.
Wen Q, Kong FY, Zheng HT, Yin JL, Cao DX, Ren YM, Wang GL: Simultaneous processes of electricity generation and ceftriaxone sodium degradation in an air-cathode single chamber microbial fuel cell. J Power Sources. 2011, 196: 2567-2572. 10.1016/j.jpowsour.2010.10.085.
Rozendal RA, Hamelers HVM, Rabaey K, Keller J, Buisman CJN: Towards practical implementation of bioelectrochemical wastewater treatment. Trends Biotechnol. 2008, 26: 450-459. 10.1016/j.tibtech.2008.04.008.
Liu H, Ramnarayanan R, Logan BE: Production of electricity during wastewater treatment using a single chamber microbial fuel cell. Environ Sci Technol. 2004, 38: 2281-2285. 10.1021/es034923g.
Feng Y, Wang X, Logan BE, Lee H: Brewery wastewater treatment using air-cathode microbial fuel cells. Appl Microbiol Biotechnol. 2008, 78: 873-880. 10.1007/s00253-008-1360-2.
Lu N, Zhou SG, Zhuang L, Zhang JT, Ni JR: Electricity generation from starch processing wastewater using microbial fuel cell technology. Biochem Eng J. 2009, 43: 246-251. 10.1016/j.bej.2008.10.005.
Min B, Logan BE: Continuous electricity generation from domestic wastewater and organic substrates in a flat plate microbial fuel cell. Environ Sci Technol. 2004, 38: 5809-5814. 10.1021/es0491026.
Nasirahmadi S, Safekordi AA: Enhanced electricity generation from whey wastewater using combinational cathodic electron acceptor in a two-chamber microbial fuel cell. Int J Environ Sci Technol. 2012, 9: 473-478. 10.1007/s13762-012-0063-5.
Wu WG, Bai LL, Liu X, Tang ZM, Gu ZZ: Nanograss array boron-doped diamond electrode for enhanced electron transfer from Shewanella loihica PV-4. Electrochem Commun. 2011, 13: 872-874. 10.1016/j.elecom.2011.05.025.
Wen Q, Kong FY, Zheng HT, Cao DX, Ren YM, Yin JL: Electricity generation from synthetic penicillin wastewater in an air-cathode single chamber microbial fuel cell. Chem Eng J. 2011, 168: 572-576. 10.1016/j.cej.2011.01.025.
Patil S, Harnisch F, Schröder U: Toxicity response of electroactive microbial biofilms-a decisive feature for potential biosensor and power source applications. ChemPhysChem. 2010, 11: 2834-2837. 10.1002/cphc.201000218.
Goodman LS, Gilman A: Goodman and Gilman’s The Pharmacological Basis of Therapeutics. 1985, McGraw-Hill Professional Publishing, New York
Davies J, Davis BD: Misreading of ribonucleic acid code words induced by aminoglycoside antibiotics-effect of drug concentration. J Biol Chem. 1968, 243: 3312-3316.
Davis BD: Mechanism of bactericidal action of aminoglycosides. Microbiol Rev. 1987, 51: 341-350.
Sutherland IW: The biofilm matrix-an immobilized but dynamic microbial environment. Trends Microbiol. 2001, 9: 222-227. 10.1016/S0966-842X(01)02012-1.
Seifrtová M, Novaková L, Lino C, Pena A, Solich P: An overview of analytical methodologies for the determination of antibiotics in environmental waters. Anal Chim Acta. 2009, 649: 158-179. 10.1016/j.aca.2009.07.031.
Stein NE, Keesman KJ, Hamelers HVM, van Straten G: Kinetic models for detection of toxicity in a microbial fuel cell based biosensor. Biosens Bioelectron. 2011, 26: 3115-3120. 10.1016/j.bios.2010.11.049.
Ceri H, Olson ME, Stremick C, Read RR, Morck D, Buret A: The calgary biofilm device: new technology for rapid determination of antibiotic susceptibilities of bacterial biofilms. J Clin Microbiol. 1999, 37: 1771-1776.
Kim M, Sik Hyun M, Gadd GM, Joo Kim H: A novel biomonitoring system using microbial fuel cells. J Environ Monit. 2007, 9: 1323-1328. 10.1039/b713114c.
Lesnik LK, Liu H: Establishing a core microbiome in acetate-fed microbial fuel cells. Appl Microbiol Biot. 2014, 98: 4187-4196. 10.1007/s00253-013-5502-9.
Bond DR, Lovley DR: Electricity production by Geobacter sulfurreducens attached to electrodes. Appl Environ Microbiol. 2003, 69: 1548-1555. 10.1128/AEM.69.3.1548-1555.2003.
Holmes DE, Bond DR, O’Neill RA, Reimers CE, Tender LR, Lovley DR: Microbial communities associated with electrodes harvesting electricity from a variety of aquatic sediments. Microb Ecol. 2004, 48: 178-190. 10.1007/s00248-003-0004-4.
Kan JJ, Hsu L, Cheung ACM, Pirbazari M, Nealson KH: Current production by bacterial communities in microbial fuel cells enriched from wastewater sludge with different electron donors. Environ Sci Technol. 2011, 45: 1139-1146. 10.1021/es102645v.
Díaz C, Baena S, Fardeau ML, Patel BKC:Aminiphilus circumscriptus gen. nov., sp. nov., an anaerobic amino-acid-degrading bacterium from an upflow anaerobic sludge reactor. Int J Syst Evol Microbiol. 2007, 57: 1914-1918. 10.1099/ijs.0.63614-0.
Sleat R, Mah RA, Robinson R:Acetoanaerobium noterae gen. nov., sp. nov.: an anaerobic bacterium that forms acetate from H2 and CO2. Int J Syst Evol Microbiol. 1985, 35: 10-15.
Parameswaran P, Zhang H, Torres CI, Rittmann BE, Krajmalnik-Brown R: Microbial community structure in a biofilm anode fed with a fermentable substrate: the significance of hydrogen scavengers. Biotechnol Bioeng. 2010, 105: 69-78. 10.1002/bit.22508.
Liu H, Cheng SA, Logan BE: Production of electricity from acetate or butyrate using a single-chamber microbial fuel cell. Environ Sci Technol. 2005, 39: 658-662. 10.1021/es048927c.
Catal T, Li K, Bermek H, Liu H: Electricity production from twelve monosaccharides using microbial fuel cells. J Power Sources. 2008, 175: 196-200. 10.1016/j.jpowsour.2007.09.083.
Cole JR, Wang Q, Cardenas E, Fish J, Chai B, Farris RJ, Kulam-Syed-Mohideen AS, McGarrell DM, Marsh T, Garrity GM, Tiedje JM: The ribosomal database project: improved alignments and new tools for rRNA analysis. Nucl Acids Res. 2009, 37: 141-145. 10.1093/nar/gkn879.
Edgar RC: MUSCLE: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput. Nucl Acids Res. 2004, 32: 1792-1797. 10.1093/nar/gkh340.
Schloss PD, Westcott SL, Ryabin T, Hall JR, Hartmann M, Hollister EB, Lesniewski RA, Oakley BB, Parks DH, Robinson CJ, Sahl JW, Stres B, Thallinger GG, Van Horn DJ, Weber CF: Introducing mothur: open-source, platform-independent, community-supported software for describing and comparing microbial communities. Appl Environ Microbiol. 2009, 75: 7537-7541. 10.1128/AEM.01541-09.
Park HS, Kim BH, Kim HS, Kim HJ, Kim GT, Kim M, Chang IS, Park YK, Chang HI: A novel electrochemically active and Fe(III)-reducing bacterium phylogenetically related to Clostridium butyricum isolated from a microbial fuel cell. Anaerobe. 2001, 7: 297-306. 10.1006/anae.2001.0399.