Study of Genus Bacillus (B. clausii) Probiotic Bacteria Regarding the Biogenic Extracellular Synthesis of Selenium Nanoparticles
The biogenic method of nanoparticle synthesis with the participation of microorganisms that are capable of producing nanomaterials of different shapes, sizes, and chemical compositions is a promising innovative direction of nanotechnology. Bacteria are chosen for the production of nanoparticles due...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine
2025
|
| Online Zugang: | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/245 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Microbiological Journal |
Institution
Microbiological Journal| id |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-245 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Microbiological Journal |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-03-23T12:40:07Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic_facet |
biogenic synthesis sodium selenite selenium nanoparticles probiotic strains Bасillus clausii TEM extracellular synthesis біогенний синтез селеніт натрію наночастинки селену пробіотичні штами Bасillus clausii ТЕМ позаклітинний синтез |
| format |
Article |
| author |
Tymoshok, N.O. Demchenko, O.A. Kharchuk, M.S. Bityutskyy, V.S. Tsekhmistrenko, O.S. Tsekhmistrenko, S.I. Тимошок, Н.О. Демченко, О.А. Харчук, M.С. Бітюцький, В.С. Цехмістренко, О.C. Цехмістренко, С.І. |
| spellingShingle |
Tymoshok, N.O. Demchenko, O.A. Kharchuk, M.S. Bityutskyy, V.S. Tsekhmistrenko, O.S. Tsekhmistrenko, S.I. Тимошок, Н.О. Демченко, О.А. Харчук, M.С. Бітюцький, В.С. Цехмістренко, О.C. Цехмістренко, С.І. Study of Genus Bacillus (B. clausii) Probiotic Bacteria Regarding the Biogenic Extracellular Synthesis of Selenium Nanoparticles |
| author_facet |
Tymoshok, N.O. Demchenko, O.A. Kharchuk, M.S. Bityutskyy, V.S. Tsekhmistrenko, O.S. Tsekhmistrenko, S.I. Тимошок, Н.О. Демченко, О.А. Харчук, M.С. Бітюцький, В.С. Цехмістренко, О.C. Цехмістренко, С.І. |
| author_sort |
Tymoshok, N.O. |
| title |
Study of Genus Bacillus (B. clausii) Probiotic Bacteria Regarding the Biogenic Extracellular Synthesis of Selenium Nanoparticles |
| title_short |
Study of Genus Bacillus (B. clausii) Probiotic Bacteria Regarding the Biogenic Extracellular Synthesis of Selenium Nanoparticles |
| title_full |
Study of Genus Bacillus (B. clausii) Probiotic Bacteria Regarding the Biogenic Extracellular Synthesis of Selenium Nanoparticles |
| title_fullStr |
Study of Genus Bacillus (B. clausii) Probiotic Bacteria Regarding the Biogenic Extracellular Synthesis of Selenium Nanoparticles |
| title_full_unstemmed |
Study of Genus Bacillus (B. clausii) Probiotic Bacteria Regarding the Biogenic Extracellular Synthesis of Selenium Nanoparticles |
| title_sort |
study of genus bacillus (b. clausii) probiotic bacteria regarding the biogenic extracellular synthesis of selenium nanoparticles |
| title_alt |
Дослідження пробіотичних бактерій роду Bacillus (B. clausii) щодо біогенного екстрацелюлярного синтезу наночастинок селену |
| description |
The biogenic method of nanoparticle synthesis with the participation of microorganisms that are capable of producing nanomaterials of different shapes, sizes, and chemical compositions is a promising innovative direction of nanotechnology. Bacteria are chosen for the production of nanoparticles due to their rapid reproduction, ease of cultivation, low energy requirements, and minimal costs. The complex synthetic mechanisms available to microorganisms allow them to use a large number of building blocks to construct new biosynthetic nanostructures that can accumulate in vesicles inside the cell or by extracellular synthesis. In the modern world, the so-called "green" technologies come to the fore, and the active studies of microorganisms with a high enzymatic potential, which can be used in nanobiotechnology and are promising for practical application, are being actively expanded. We have screened strains of Bacillus bacteria for their ability to reduce Se (IV) in the composition of sodium selenite to Se0. The aim of the research was to study the processes of biogenic synthesis of selenium nanoparticles by probiotic strains of Bacillus clausii and their prospects for practical application. Methods. Cultivation of B. clausii was carried out in vials (500 cm3) on a rotary shaker (20 rpm) at of 30 oC for 3 days on a nutrient medium of MPB. Sodium selenite 0.0065 g/100 mL was additionally added to the medium. A visual assessment of the color change in the nutrient culture medium was carried out under the conditions of its enrichment with 30 ppm Se in the composition of sodium selenite. The characteristics of nano-Se were studied using transmission electron microscopy (TEM). Results. It was established that the addition of sodium selenite 0.0065 g/100 mL (30 ppm Se) within the composition of sodium selenite to the nutrient medium revealed the ability of B. clausii to reduce oxyanions Se (IV) into nanoparticles of elemental selenium Se0 (appearance of orange color). Bacterial cells and biosynthesized selenium nanoparticles were separated for further transmission microscopy. Synthesized Nano-Se nanocrystals were detected in TEM images. Nano-Se particle sizes determined from TEM images varied within 298±52 nm. Nanoparticles obtained by B. clausii formed conglomerates of nanocrystals; individual nanoparticles had a spherical shape. A change in the color of the environment under the influence of Na2SeO3 during the cultivation of B. clausii was noted when the growth phase of the cultures went from logarithmic to stationary mode. Research has established for the first time that B. clausii is capable of reducing selenite to elemental selenium, as evidenced by TEM data. Conclusions. The obtained data indicate the ability of B. clausii to reduce sodium selenite with the formation of extracellular selenium nanoparticles (Nano-Se). The B. clausii-assisted transformation of sodium selenite with extracellular deposits of Nano-Se opens an accessible source of biogenic Nano-Se and the creation of selenium-containing probiotic preparations based on it. |
| publisher |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/245 |
| work_keys_str_mv |
AT tymoshokno studyofgenusbacillusbclausiiprobioticbacteriaregardingthebiogenicextracellularsynthesisofseleniumnanoparticles AT demchenkooa studyofgenusbacillusbclausiiprobioticbacteriaregardingthebiogenicextracellularsynthesisofseleniumnanoparticles AT kharchukms studyofgenusbacillusbclausiiprobioticbacteriaregardingthebiogenicextracellularsynthesisofseleniumnanoparticles AT bityutskyyvs studyofgenusbacillusbclausiiprobioticbacteriaregardingthebiogenicextracellularsynthesisofseleniumnanoparticles AT tsekhmistrenkoos studyofgenusbacillusbclausiiprobioticbacteriaregardingthebiogenicextracellularsynthesisofseleniumnanoparticles AT tsekhmistrenkosi studyofgenusbacillusbclausiiprobioticbacteriaregardingthebiogenicextracellularsynthesisofseleniumnanoparticles AT timošokno studyofgenusbacillusbclausiiprobioticbacteriaregardingthebiogenicextracellularsynthesisofseleniumnanoparticles AT demčenkooa studyofgenusbacillusbclausiiprobioticbacteriaregardingthebiogenicextracellularsynthesisofseleniumnanoparticles AT harčukms studyofgenusbacillusbclausiiprobioticbacteriaregardingthebiogenicextracellularsynthesisofseleniumnanoparticles AT bítûcʹkijvs studyofgenusbacillusbclausiiprobioticbacteriaregardingthebiogenicextracellularsynthesisofseleniumnanoparticles AT cehmístrenkooc studyofgenusbacillusbclausiiprobioticbacteriaregardingthebiogenicextracellularsynthesisofseleniumnanoparticles AT cehmístrenkosí studyofgenusbacillusbclausiiprobioticbacteriaregardingthebiogenicextracellularsynthesisofseleniumnanoparticles AT tymoshokno doslídžennâprobíotičnihbakteríjrodubacillusbclausiiŝodobíogennogoekstracelûlârnogosintezunanočastinokselenu AT demchenkooa doslídžennâprobíotičnihbakteríjrodubacillusbclausiiŝodobíogennogoekstracelûlârnogosintezunanočastinokselenu AT kharchukms doslídžennâprobíotičnihbakteríjrodubacillusbclausiiŝodobíogennogoekstracelûlârnogosintezunanočastinokselenu AT bityutskyyvs doslídžennâprobíotičnihbakteríjrodubacillusbclausiiŝodobíogennogoekstracelûlârnogosintezunanočastinokselenu AT tsekhmistrenkoos doslídžennâprobíotičnihbakteríjrodubacillusbclausiiŝodobíogennogoekstracelûlârnogosintezunanočastinokselenu AT tsekhmistrenkosi doslídžennâprobíotičnihbakteríjrodubacillusbclausiiŝodobíogennogoekstracelûlârnogosintezunanočastinokselenu AT timošokno doslídžennâprobíotičnihbakteríjrodubacillusbclausiiŝodobíogennogoekstracelûlârnogosintezunanočastinokselenu AT demčenkooa doslídžennâprobíotičnihbakteríjrodubacillusbclausiiŝodobíogennogoekstracelûlârnogosintezunanočastinokselenu AT harčukms doslídžennâprobíotičnihbakteríjrodubacillusbclausiiŝodobíogennogoekstracelûlârnogosintezunanočastinokselenu AT bítûcʹkijvs doslídžennâprobíotičnihbakteríjrodubacillusbclausiiŝodobíogennogoekstracelûlârnogosintezunanočastinokselenu AT cehmístrenkooc doslídžennâprobíotičnihbakteríjrodubacillusbclausiiŝodobíogennogoekstracelûlârnogosintezunanočastinokselenu AT cehmístrenkosí doslídžennâprobíotičnihbakteríjrodubacillusbclausiiŝodobíogennogoekstracelûlârnogosintezunanočastinokselenu |
| first_indexed |
2025-07-17T12:21:55Z |
| last_indexed |
2025-07-17T12:21:55Z |
| _version_ |
1837896739194929152 |
| spelling |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-2452025-03-23T12:40:07Z Study of Genus Bacillus (B. clausii) Probiotic Bacteria Regarding the Biogenic Extracellular Synthesis of Selenium Nanoparticles Дослідження пробіотичних бактерій роду Bacillus (B. clausii) щодо біогенного екстрацелюлярного синтезу наночастинок селену Tymoshok, N.O. Demchenko, O.A. Kharchuk, M.S. Bityutskyy, V.S. Tsekhmistrenko, O.S. Tsekhmistrenko, S.I. Тимошок, Н.О. Демченко, О.А. Харчук, M.С. Бітюцький, В.С. Цехмістренко, О.C. Цехмістренко, С.І. biogenic synthesis sodium selenite selenium nanoparticles probiotic strains Bасillus clausii TEM extracellular synthesis біогенний синтез селеніт натрію наночастинки селену пробіотичні штами Bасillus clausii ТЕМ позаклітинний синтез The biogenic method of nanoparticle synthesis with the participation of microorganisms that are capable of producing nanomaterials of different shapes, sizes, and chemical compositions is a promising innovative direction of nanotechnology. Bacteria are chosen for the production of nanoparticles due to their rapid reproduction, ease of cultivation, low energy requirements, and minimal costs. The complex synthetic mechanisms available to microorganisms allow them to use a large number of building blocks to construct new biosynthetic nanostructures that can accumulate in vesicles inside the cell or by extracellular synthesis. In the modern world, the so-called "green" technologies come to the fore, and the active studies of microorganisms with a high enzymatic potential, which can be used in nanobiotechnology and are promising for practical application, are being actively expanded. We have screened strains of Bacillus bacteria for their ability to reduce Se (IV) in the composition of sodium selenite to Se0. The aim of the research was to study the processes of biogenic synthesis of selenium nanoparticles by probiotic strains of Bacillus clausii and their prospects for practical application. Methods. Cultivation of B. clausii was carried out in vials (500 cm3) on a rotary shaker (20 rpm) at of 30 oC for 3 days on a nutrient medium of MPB. Sodium selenite 0.0065 g/100 mL was additionally added to the medium. A visual assessment of the color change in the nutrient culture medium was carried out under the conditions of its enrichment with 30 ppm Se in the composition of sodium selenite. The characteristics of nano-Se were studied using transmission electron microscopy (TEM). Results. It was established that the addition of sodium selenite 0.0065 g/100 mL (30 ppm Se) within the composition of sodium selenite to the nutrient medium revealed the ability of B. clausii to reduce oxyanions Se (IV) into nanoparticles of elemental selenium Se0 (appearance of orange color). Bacterial cells and biosynthesized selenium nanoparticles were separated for further transmission microscopy. Synthesized Nano-Se nanocrystals were detected in TEM images. Nano-Se particle sizes determined from TEM images varied within 298±52 nm. Nanoparticles obtained by B. clausii formed conglomerates of nanocrystals; individual nanoparticles had a spherical shape. A change in the color of the environment under the influence of Na2SeO3 during the cultivation of B. clausii was noted when the growth phase of the cultures went from logarithmic to stationary mode. Research has established for the first time that B. clausii is capable of reducing selenite to elemental selenium, as evidenced by TEM data. Conclusions. The obtained data indicate the ability of B. clausii to reduce sodium selenite with the formation of extracellular selenium nanoparticles (Nano-Se). The B. clausii-assisted transformation of sodium selenite with extracellular deposits of Nano-Se opens an accessible source of biogenic Nano-Se and the creation of selenium-containing probiotic preparations based on it. Біогенний метод синтезу наночастинок за участі мікроорганізмів, які мають здатність виробляти наноматеріали різної форми, розміру та хімічного складу, є перспективним інноваційним напрямком нанотехнологій. Бактерії обираються для виробництва наночастинок завдяки їх швидкому розмноженню, простоті вирощування, низьким енергетичним потребам і мінімальним витратам. Складні синтетичні механізми, доступні мікроорганізмам, дозволяють їм використовувати велику кількість будівельних блоків для побудови нових біосинтетичних наноструктур, які можуть накопичуватися у везикулах всередині клітини, або шляхом екстрацелюлярного синтезу. У сучасному світі на перше місце виходять так звані «зелені» технології, проводиться активне вивчення та використання мікроорганізмів, що мають високий ферментативний потенціал, можуть використовуватися в нанобіотехнології та є перспективними для практичного застосування. Нами було проведено скринінг штамів бактерій роду Bacillus за здатністю до редукції Se (IV) у складі селеніту натрію до Se0. Мета. Дослідити процеси біогенного синтезу наночастинок селену пробіотичними штамами Bасillus clausii та їх перспективи щодо практичного застосування. Методи. Культивування B. clausii проводили у флаконах (500 cм3) на ротаційному шейкері (20 об/хв.) за температури 30 оС впродовж 3-х діб на поживному середовищі МПБ. У середовище додатково вносили селеніт натрію 0.0065 г/100 мл. Проводили візуальну оцінку зміни кольору поживного середовища культури за умов його збагачення 30 ppm Se у складі селеніту натрію. Характеристики Nano-Se вивчали за допомогою трансмісійної електронної мікроскопії (ТЕМ). Результати. Внесення селеніту натрію 0.0065 г/100 мл (30 ppm Se) до поживного середовища виявило здатність B. clausii до редукції оксианіонів Se (IV) у наночастинки елементарного селену (Se0) та утворення помаранчевого забарвлення. Проводили сепарацію бактеріальних клітин та біосинтезованих наночастинок селену для подальшого ТЕМ аналізу. На ТЕМ-зображеннях виявлено синтезовані нанокристали Nano-Se. Розміри частинок Nano-Se, визначені з ТЕМ зображень, варіюють у межах 298±52 нм. Наночастинки, утворені B. Clausii, формують конгломерати нанокристалів; окремі наночастинки мають сферичну форму. Зміну кольору середовища під впливом Na2SeO3 при культивуванні B. clausii відмічали при переході від логарифмічної фази зростання культур до стаціонарної. Дослідженнями вперше встановлено, що B. clausii здатні до редукції селеніту до елементарного селену, про що свідчать дані ТЕМ. Висновки. Отримані дані свідчать про здатність B. clausii до редукції селеніту натрію з утворенням позаклітинних наночастинок селену (Nano-Se). Трансформація селеніту натрію під впливом B. clausii відкриває доступне джерело біогенного Nano-Se для створення селеновмісних пробіотичних препаратів на його основі. PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine 2025-02-25 Article Article application/pdf https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/245 10.15407/microbiolj87.01.003 Mikrobiolohichnyi Zhurnal; Vol. 87 No. 1 (2025): Mikrobiolohichnyi Zhurnal; 3-12 Мікробіологічний журнал; Том 87 № 1 (2025): Мікробіологічний журнал; 3-12 2616-9258 1028-0987 10.15407/microbiolj87.01 en https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/245/105 Copyright (c) 2025 Mikrobiolohichnyi Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |