Boronic Acid Moieties Stabilize Adhesion of Microalgal Biofilms on Glassy Substrates: A Chemical Tool for Environmental Applications.
bioremediation
boronic acid
diatoms microalgae
heavy metals
polysaccharides
surface organic chemistry
Journal
Chembiochem : a European journal of chemical biology
ISSN: 1439-7633
Titre abrégé: Chembiochem
Pays: Germany
ID NLM: 100937360
Informations de publication
Date de publication:
03 07 2023
03 07 2023
Historique:
revised:
16
05
2023
received:
07
04
2023
medline:
5
7
2023
pubmed:
17
5
2023
entrez:
17
5
2023
Statut:
ppublish
Résumé
Photosynthetic organisms such as diatoms microalgae provide innovative routes to eco-friendly technologies for environmental pollution bioremediation. Living diatoms are capable to incorporate in vivo a wide variety of chemical species dispersed in seawater, thus being promising candidates for eco-friendly removal of toxic contaminants. However, their exploitation requires immobilization methods that allow to confine microalgae during water treatment. Here we demonstrate that a biofilm of Phaeodactylum tricornutum diatom cells grown on the surface of a glassy substrate bearing boronic acid protruding moieties is stably anchored to the substrate resisting mechanical stress and it is suitable for removal of up to 80 % metal ions (As, Cr, Cu, Zn, Sn, Pb, Sb) in a model polluted water sample. Control experiments also suggest that stabilization of the biofilm adhesion occurs by interaction of boronic acid surface groups of the substrate with the hydroxyl groups of diatoms extracellular polysaccharides.
Identifiants
pubmed: 37195898
doi: 10.1002/cbic.202300284
doi:
Types de publication
Journal Article
Research Support, Non-U.S. Gov't
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e202300284Informations de copyright
© 2023 The Authors. ChemBioChem published by Wiley-VCH GmbH.
Références
C. Christophoridis, A. Bourliva, E. Evgenakis, L. Papadopoulou, K. Fytianos, Microchem. J. 2019, 149, 104001.
A. L. Webb, K. A. Hughes, M. M. Grand, M. C. Lohan, L. S. Peck, Sci. Total Environ. 2020, 698, 134268.
F. Cotecchia, C. Vitone, F. Sollecito, M. Mali, D. Miccoli, R. Petti, D. Milella, G. Ruggieri, O. Bottiglieri, F. Santaloia, P. De Bellis, F. Cafaro, M. Notarnicola, F. Todaro, F. Adamo, A. Di Nisio, A. M. L. Lanzolla, M. Spadavecchia, M. Moretti, G. Agrosì, F. De Giosa, P. Fago, M. Lacalamita, S. Lisco, P. Manzari, E. Mesto, G. Romano, G. Scardino, E. Schingaro, A. Siniscalchi, G. Tempesta, E. Valenzano, G. Mastronuzzi, N. Cardellicchio, A. Di Leo, L. Spada, S. Giandomenico, M. Calò, V. F. Uricchio, G. Mascolo, G. Bagnuolo, R. Ciannarella, A. Tursi, G. Cipriano, P. Cotugno, L. Sion, R. Carlucci, G. Capasso, G. De Chiara, G. Pisciotta, R. Velardo, V. Corbelli, Sci. Rep. 2021, 11, 4017.
F. Massari, P. Cotugno, A. Tursi, P. Milella, S. Lisco, G. Scardino, G. Scicchitano, A. Rizzo, E. Valenzano, M. Moretti, G. Mastronuzzi, G. Galietta, G. Capasso, V. Corbelli, in 2021 International Workshop on Metrology for the Sea; Learning to Measure Sea Health Parameters (MetroSea), IEEE, Reggio Calabria, Italy, 2021, pp. 21-26.
F. Dell'Anno, C. Brunet, L. J. van Zyl, M. Trindade, P. N. Golyshin, A. Dell'Anno, A. Ianora, C. Sansone, Microorganisms 2020, 8, 1402.
S. Verma, A. Kuila, Environmental Technology and Innovation 2019, 14, 100369.
M. Chugh, L. Kumar, M. P. Shah, N. Bharadvaja, Energy Nexus 2022, 7, 100129.
M. Ambrico, P. Ambrico, A. Minafra, A. De Stradis, D. Vona, S. Cicco, F. Palumbo, P. Favia, T. Ligonzo, Sensors 2016, 16, 1946.
M. Grattieri, R. Labarile, G. Buscemi, M. Trotta, Photochem. Photobiol. Sci. 2022, 21, 101-111.
M. Benedetti, V. Vecchi, S. Barera, L. Dall'Osto, Microb. Cell Fact. 2018, 17, 173.
Y. K. Leong, J.-S. Chang, Bioresour. Technol. 2020, 303, 122886.
O. Spain, M. Plöhn, C. Funk, Physiol. Plant. 2021, 173, 526-535.
R. K. Goswami, K. Agrawal, M. P. Shah, P. Verma, Lett. Appl. Microbiol. 2022, 75, 701-717.
R. Ragni, S. R. Cicco, D. Vona, G. M. Farinola, Adv. Mater. 2018, 30, 1704289.
T. Kiran Marella, A. Saxena, A. Tiwari, Bioresour. Technol. 2020, 305, 123068.
G. D. Rosa, D. Vona, A. Aloisi, R. Ragni, R. D. Corato, M. L. Presti, S. R. Cicco, E. Altamura, A. Taurino, M. Catalano, G. M. Farinola, R. Rinaldi, CS Sustainable Chem. Eng. 2019, 7 (2), 2207-2215.
R. Ragni, F. Scotognella, D. Vona, L. Moretti, E. Altamura, G. Ceccone, D. Mehn, S. R. Cicco, F. Palumbo, G. Lanzani, G. M. Farinola, Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1706214.
S. R. Cicco, D. Vona, G. Leone, M. Lo Presti, F. Palumbo, E. Altamura, R. Ragni, G. M. Farinola, MRS Communications 2017, 7, 214-220.
G. Leone, G. De la Cruz Valbuena, S. R. Cicco, D. Vona, E. Altamura, R. Ragni, E. Molotokaite, M. Cecchin, S. Cazzaniga, M. Ballottari, C. D'Andrea, G. Lanzani, G. M. Farinola, Sci. Rep. 2021, 11, 5209.
M. L. Presti, R. Ragni, D. Vona, G. Leone, S. Cicco, G. M. Farinola, MRS Advances 2018, 3, 1509-1517.
G. Buscemi, D. Vona, R. Ragni, R. Comparelli, M. Trotta, F. Milano, G. M. Farinola, Adv. Sustainable Syst. 2021, 5, 2000303.
D. Vona, M. Lo Presti, S. R. Cicco, F. Palumbo, R. Ragni, G. M. Farinola, MRS Advances 2016, 1, 3817-3823.
M. Kamalanathan, M.-H. Chiu, H. Bacosa, K. Schwehr, S.-M. Tsai, S. Doyle, A. Yard, S. Mapes, C. Vasequez, L. Bretherton, J. B. Sylvan, P. Santschi, W.-C. Chin, A. Quigg, Plant Physiol. 2019, 180, 1898-1911.
C. Sakdapetsiri, N. Kaokhum, O. Pinyakong, Sci. Rep. 2021, 11, 12990.
T. Mehrotra, S. Dev, A. Banerjee, A. Chatterjee, R. Singh, S. Aggarwal, J. Environ. Chem. Eng. 2021, 9, 105920.
Ł. Syga, D. Spakman, C. M. Punter, B. Poolman, Sci. Rep. 2018, 8, 13789.
X. Wang, N. Xia, L. Liu, IJMS 2013, 14, 20890-20912.
X.-C. Liu, W. H. Scouten, J. Mol. Recognit. 1996, 9, 462-467.
L. Ren, Z. Liu, Y. Liu, P. Dou, H.-Y. Chen, Angew. Chem. 2009, 121, 6832-6835.
A. E. Ivanov, H. A. Panahi, M. V. Kuzimenkova, L. Nilsson, B. Bergenståhl, H. S. Waqif, M. Jahanshahi, I. Yu. Galaev, B. Mattiasson, Chem. Eur. J. 2006, 12, 7204-7214.
H. Liu, Y. Li, K. Sun, J. Fan, P. Zhang, J. Meng, S. Wang, L. Jiang, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7603-7609.
J. Ouyang, M. Chen, W.-J. Bao, Q.-W. Zhang, K. Wang, X.-H. Xia, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 6122-6130.
V. E. Gulaya, J. Turková, V. Jirků, A. Frydrychová, J. Čoupek, S. N. Ananchenko, European J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1979, 8, 43-47.
R. CheMan, R. Illias, S. Sulaiman, S. A. Mudalip, S. Md Shaarani, Z. Mohd Arshad, Chem. Eng. Res. Bull. 2017, 19, 154.
T. Cheng, H. Li, Y. Ma, X. Liu, H. Zhang, Anal. Bioanal. Chem. 2015, 407, 3525-3529.
M. Kurt, T. Raci Sertbakan, M. Özduran, M. Karabacak, J. Mol. Struct. 2009, 921, 178-187.
K. I. Hadjiivanov, D. A. Panayotov, M. Y. Mihaylov, E. Z. Ivanova, K. K. Chakarova, S. M. Andonova, N. L. Drenchev, Chem. Rev. 2021, 121, 1286-1424.
M. Galley, M. Pravica, Z. Liu, High Pressure Research 2013, 33, 40-54.
B. Gügi, T. Le Costaouec, C. Burel, P. Lerouge, W. Helbert, M. Bardor, Mar. Drugs 2015, 13, 5993-6018.
R. Ragni, S. Cicco, D. Vona, G. Leone, G. M. Farinola, J. Mater. Res. 2017, 32, 279-291.
H. K. Kwon, J. Y. Jeon, S. J. Oh, Ocean Sci. J. 2017, 52, 57-66.
F. A. Ameen, A. M. Hamdan, M. Y. El-Naggar, Sci. Rep. 2020, 10, 314.
D. Vona, L. Urbano, M. A. Bonifacio, E. De Giglio, S. Cometa, M. Mattioli-Belmonte, F. Palumbo, R. Ragni, S. R. Cicco, G. M. Farinola, Data in Brief 2016, 8, 312-319.
D. Vona, R. Ragni, E. Altamura, P. Albanese, M. M. Giangregorio, S. R. Cicco, G. M. Farinola, Applied Sciences 2021, 11, 3327.