Whole-cell bioluminescent biosensor Pseudomonas putida F1G4 (PpF1G4) was developed to produce a bioluminescent response to a wide range of hydrophobic organic compounds (HOCs). The main objective of this study was to characterize the luminescence response of PpF1G4 immobilized in silica gel and in inorganic membrane surfaces, and to compare the luminescence response to that for cultures of suspended PpF1G4 cells. Silica matrices were made by the sol-gel process, using aqueous precursors, and PpF1G4 cells were embedded in thin films of silica gel. The silica gels are chemically inert and optically transparent and proved to be a viable media for immobilizing PpF1G4 cells. Upon comparison of the results obtained for suspended PpF1G4 and PpF1G4 immobilized in silica sol-gel matrix, it appears that immobilized and freely suspended cells displayed similar bioluminescence profiles in response to HOCs exposure, but immobilized bacteria yielded a lower response level. The intensity of luminescence was several-fold higher, approximately 10 times, with use of suspended cells. In long-term experiments, the PpF1G4 biosensor immobilized in silica gel also proved to be viable over a relatively long period of time (5 days). PpF1G4 cells were also immobilized by filtering culture solutions through a transparent inorganic membrane. Such filters can effectively retain the cells in close proximity to the luminescence detectors during on-line monitoring, but as it was seen with the immobilized biosensor in a silica matrix, the magnitude of the light signal was significantly lower, about 4 times, compared to the light emitted by freely suspended PpF1G4 biosensor cells. While it is clear that cells immobilization is a convenient method for preparation of relatively long-lasting and reusable biosensors, key challenges are to further improve the sensitivity of the system and the reproducibility of the experiments, particularly with filter-immobilized PpF1G4 cells. / Le biocapteur bioluminescent Pseudomonas putida F1G4 a été développé pour produire un signal lumineux en réponse à une variété de composés organiques hydrophobes (COH). La présente étude avait comme objectif principal de comparer la réponse bioluminescente de bactéries PpF1G4 immobilisées dans un gel de silice et sur un filtre inorganique transparent à la réponse obtenue par ces mêmes bactéries en solution. Des matrices de silice ont été préparées selon le procédé « sol-gel », à partir de précurseurs aqueux, au sein desquelles les bactéries PpF1G4 ont été encapsulées. Les gels de silice présentent le double intérêt d'être chimiquement inerte et de conserver la viabilité des bactéries qui y sont immobilisées. Il a été observé que la réponse bioluminescent obtenue suite à l'exposition à différents OCH était plus faible (~ 10 fois) lorsque les bactéries PpF1G4 étaient encapsulées que lorsqu'elles étaient simplement en suspension. Par ailleurs, la courbe concentration-réponse des bactéries immobilisées et celle des bactéries en suspension présentent des profils similaires. Au cours d'expériences menées sur une longue période, le biocapteur PpF1G4 encapsulé dans le gel de silice a aussi prouvé qu'il pouvait ainsi conserver ses activités pendant environ 5 jours. Les bactéries PpF1G4 ont aussi été immobilisées par filtration à travers une membrane inorganique qui présente la particularité de devenir transparente lorsqu'humide. De tels filtres permettent en effet de retenir les bactéries à proximité du détecteur de luminescence pendant les essais. Bien que les résultats montrent que l'immobilisation de bactéries est une technique appropriée pour préparer des biocapteurs durables et réutilisables, il n'en demeure pas moins que des modifications sont nécessaires pour améliorer davantage la sensibilité du biocapteur et la reproductibilité des expériences, et ce plus particulièrement dans$
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.18722 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Gravel, Marie-Hélène |
| Contributors | Subhasis Ghoshal (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Engineering (Department of Civil Engineering & Applied Mechanics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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