Improving and understanding the biosorption of Au(III) by Lysinibacillus sphaericus

Abstract

A través de este estudio se utilizó a la bacteria Lysinibacillus sphaericus para capturar oro en muestras sintéticas de agua. Se lograron mejoras en su eficiencia gracias a la selección de la cepa con la mejor capacidad y por la inmovilización en dos matrices poliméricas distintas. Además, la proteína Capa S se extrajo de la bacteria L. sphaericus CBAM5 y su capacidad para adsorber oro fue determinada. Finalmente, se desarrolló un estudio termodinámico para describir la interacción entre el Oro y esta proteína. En el Capítulo 1, varias cepas de L. sphaericus se compararon para seleccionar aquella con el mayor potencial de captura de oro. La cepa seleccionada fue luego encapsulada en una matriz de alginato y se comparó su eficiencia frente a la de las células libres. Además, se estudió la posible reutilización de las esferas de alginato con bacterias y la desorción de oro de estas. En el Capítulo 2, se realizó la inmovilización de Lysinibacillus sphaericus CBAM5 en microfibras de Policaprolactona (PCL) y en microcápsulas de alginato obtenidas por medio de un procesamiento Electro-hidro dinámico. La eficiencia para capturar oro se determinó luego de exponer estos materiales a soluciones acuosas de oro. Estos experimentos se realizaron en sistemas por lotes y de filtración. En el Capítulo 3, se determinó la capacidad de adsorción de oro por parte de la proteína Capa S presente en L. sphaericus CBAM5. Además, se propuso un estudio termodinámico preliminar para caracterizar la interacción entre la proteína Capa S y el oro usando la Calorimetría por titulación isotérmica.

Throughout this study the bacteria Lysinibacillus sphaericus was used to capture gold in synthetic water samples. Improvements in its efficiency were achieved by the selection of the strain with the best performance and by its immobilization in two different polymeric matrixes. In addition, the S Layer protein was extracted from L. sphaericus and its capacity to adsorb gold was determined. Moreover, a thermodynamic study of the interaction between gold and this protein was developed to describe this interaction. In chapter 1, several strains of Lysinibacillus sphaericus were compared to select the one with the greatest potential for gold capture. The selected strain was then encapsulated in an alginate matrix and the efficiency in capturing gold was compared to the free cells. The reusability of the alginate spheres with bacteria and the desorption of gold from the matrix were also studied. In chapter 2, the study of the immobilization of Lysinibacillus sphaericus CBAM5 in polycaprolactone (PCL) microfibers and in alginate microcapsules obtained by Electro-hydro dynamic processing, is shown. The efficiency to capture gold was measured after exposing the immobilized bacteria in the different matrixes to an aqueous gold sample. These experiments were made in a batch and a filtration system. In chapter 3, the gold adsorption capacity of the S Layer from L. sphaericus CBAM5 was determined and a preliminary thermodynamic study was developed to characterize the interaction between the S Layer protein and gold by using isothermal titration calorimetry.