Caracterización estructural y del estado redox en biofilms de Geobacter sulfurreducens.

LUCIANA ROBUSCHI; GERMÁN DAVID SCHROTT; PABLO SEBASTIÁN BONANNI; ABRAHAM ESTEVE NUÑEZ; JUAN PABLO BUSALMEN

Taller; II Taller Interdisciplinario sobre “Biofilms” en el marco del XII Congreso Argentino de Microbiología; 2010

Introducción. Los microorganismos electrogénicos han dado un nuevo impulso a la generación no contaminante de energía eléctrica. Las cepas modelo pertenecen a los géneros Geobacter y Shewanella. Es sabido que estas bacterias poseen un altísimo contenido de citocromos que le otorgan una gran versatilidad respiratoria al extremo de permitirles utilizar un electrodo polarizado como aceptor electrónico. El resultado es la generación de corriente eléctrica. Además el contenido de citocromos determina que la cepa sea autofluorescente en estado reducido. En este trabajo se utilizaron técnicas in situ para estudiar el crecimiento de biofilms electrogénicos, se evaluó su estructura por métodos ópticos y se estudió su respuesta redox ante cambios en la polarización externa.   Objetivos. Caracterizar el crecimiento de biofilms de Geobacter sulfurreducens desarrollados sobre superficies polarizadas relacionándolo con la producción de corriente. Estudiar la influencia del potencial sobre el estado fisiológico de las células.   Materiales y Métodos. Se crecieron biofilms de G. sulfurreducens en cultivo continuo anaeróbico en una celda electroquímica que permite la observación in situ a través de un electrodo de trabajo (WE) transparente de óxido de indio y plomo (ITO). Las observaciones si hicieron en un microscopio invertido Nikon Eclipse TiU. Se utilizó medio de cultivo estándar con 20mM acetato como dador de electrones y sin aceptor electrónico. El electrodo transparente hizo las veces de aceptor al estar polarizado a 0mV. Las perturbaciones eléctricas fueron aplicadas mediante un potenciostato EG&G 362 usando una referencia de Ag/AgCl-KCl (3M NaCl) y un contraelectrodo de platino. La evolución de la corriente en el tiempo se tomó como indicador de crecimiento de los biofilms. La estructura tridimensional se analizó por seccionamiento óptico y análisis digital de micrografías de contraste de fases. Para el estado fisiológico se tomó como indicador la autofluorescencia de la cepa bajo iluminación en el intervalo de 300-400 nm (DAPI).   Resultados. Se observó una relación directa entre el espesor del biofilm y la producción de corriente, que alcanzaron valores máximos de 190µm y 0,35µA/cm2, respectivamente. Los biofilms se desarrollaron muy vinculados a la superficie. La cobertura alcanzó el 20% en la base y se redujo gradualmente hacia la solución. Se observó un aumento de la fluorescencia a circuito abierto, indicando la acumulación de carga y la disminución del potencial redox de la población (estado reducido). La fluorescencia disminuyó al aplicar un potencial de oxidación al tiempo que se observó la descarga en forma de corriente de los electrones acumulados en el biofilm durante la desconexión.   Conclusiones. El uso de electrodos de film delgado permite la visualización in situ e in vivo de biofilms electrogénicos. La cantidad de corriente producida por estos biofilms sigue una relación directa con el espesor alcanzado. Su estructura es abierta con una fuerte vinculación al electrodo colector. Es posible modificar externamente el estado redox de la población mediante el control de la polarización.