Zeitschrift für mikrobielle und biochemische Technologie

Abstrakt

Einfluss der Dotierung mit Metallen, Silikat- und Phosphat-Ionen auf die Fluoreszenzeigenschaften und Morphologie von in Elternkolonien von Geobacillus thermoglucosidasius synthetisierten Kalzit-Einkristallen

Rie Murai und Naoto Yoshida

Auf Nähragarmedium gezüchtete Geobacillus thermoglucosidasius-Zellen (Elternkolonie) wurden auf die Oberfläche eines kalzitfördernden Hydrogels gelegt, das Acetat und Calcium enthielt. Nach einer Inkubation bei 60 °C für 4 Tage wurden innerhalb der Elternkolonie einzelne Kalzitkristalle mit einem Durchmesser von 110–130 μm synthetisiert. Der Kalzit enthielt 6,6 % (Atom-%) Mg und zeigte auffällige fluoreszierende Eigenschaften. Veränderungen in der Morphologie und Entwicklung der Fluoreszenzintensität von Kalzit, das auf einem mit verschiedenen Metallionen, Silikat-Ionen und Phosphat-Ionen dotierten kalzitfördernden Hydrogel synthetisiert wurde, wurden untersucht. Die Dotierung mit Mg-, P- oder Sr-Ionen ergab Kalzitgitter, bei denen die jeweiligen Metallionen ersatzweise in Calciumstellen aufgelöst wurden. Auf einem kalzitfördernden Hydrogel mit 2 mM Mg-Ionen stieg der Mg-Gehalt des Kalzits auf 22 Atom-%. Die Dotierung des Hydrogels mit Al-, Si- oder P-Ionen ergab Kalzite mit erhöhter Fluoreszenzintensität (190 – 196 % der Kontrollkalzite). Entgegen den Erwartungen ergab die Dotierung des Hydrogels mit Mn-, Sr-, Fe- oder Co-Ionen Kalzite mit verringerter Fluoreszenzintensität (64,4 – 96,9 % der Kontrollkalzite). Wenn das Hydrogel mit Mg- oder P-Ionen dotiert wurde, wurde die Kalzitoberfläche glatt bzw. schichtförmig, im Gegensatz zur rauhen sphärischen Morphologie der Kontrollkalzite. Auf den Oberflächen der auf mit Mn- oder Al-Ionen dotiertem Hydrogel synthetisierten Kalzite wurden deutliche Spaltstrukturen beobachtet. Die Fluoreszenzmikroskopie zeigte, dass die Kalzite bei Beleuchtung mit Licht der Wellenlängen 360 – 370, 460 – 500 bzw. 530 – 560 nm blaue, grüne oder rote Fluoreszenz emittierten. Auf mit Al-, Si- und P-Ionen dotiertem Hydrogel synthetisierte Kalzite emittierten bei Beleuchtung mit Licht bei 360-370 nm eine stärkere Fluoreszenz als Kontrollkalzite. Unsere Studien haben gezeigt, dass G. thermoglucosidasius für die Herstellung von Kalzitleuchtstoffen in Abwesenheit von Seltenerdelementen geeignet ist.