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Fotosíntesis en dinoflagelados asistida por nanopartículas y sus implicaciones en la densidad celular y producción de metabolitos
Nanoparticle-assited photosynthesis in dinoflagellates and its implications for cell density and metabolite production
Guillermo Israel Delgadillo García
Lorena María Durán Riveroll
SANTIAGO CAMACHO LOPEZ
Acceso Abierto
Atribución
nanopartículas, dinoflagelados, metabolitos secundarios, fotosíntesis.
nanoparticles, dinoflagellates, secondary metabolites, photosynthesis
Esta investigación se centró en potenciar la producción de metabolitos secundarios mediante la internalización de nanopartículas de trióxido de molibdeno (MoO3NPs), conocidas por sus propiedades ópticas, su capacidad de recolectar luz y sus propiedades plasmónicas. Se utilizó el método de Ablación Láser de Sólidos en Líquidos (ALSL) para su síntesis;se caracterizaron mediante espectroscopias Raman y UV-vis, así como microscopía electrónica de transmisión (TEM). Se usó el modelo de Tauc, para determinar el band gap de las MoO3NPs. Se realizaron experimentos con la adición de MoO3NPs en cultivos del dinoflagelado Lingulodinium polyedra, por triplicado con sus respectivos cultivos de control. Para el seguimiento se desarrolló un un programa automático basado en la identificación y conteo celular a partir de imágenes. Los tratamientos consistieron en coloides de MoO3NPs sintetizadas en agua destilada. Se observó una eficiente internalización de las NPs en el dinoflagelado y se evaluó el crecimiento celular en controles y tratamientos. Las células del grupo tratamiento mostraron mayor longevidad y densidades celulares superiores respecto al grupo control. Además, el estudio de cromatografía de líquidos acoplada a un detector de espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) reveló absorciones de baja concentración de dos análogos de pectentoxinas: PTX1 y PTX11, únicamente en el grupo tratamiento. Esto sugiere una influencia de las MoO3NPs en la producción de metabolitos secundarios. Después de 72 días, las células de los tratamientos exhibían mayor movilidad y abundancia celular en comparación con el grupo control. Las imágenes de TEM mostraron que las células compartimentalizaron las MoO3NPs y que estas se conglomeraron alrededor de cuerpos lipídicos en el interior celular. Estos hallazgos subrayan el potencial de las MoO3NPs para aumentar la producción de metabolitos en microalgas, y sugiere nuevas direcciones para la investigación en biotecnología.
This research focused on enhancing the production of secondary metabolites through the internalization of molybdenum trioxide nanoparticles (MoO3NPs), known for their optical properties, light-harvesting capabilities, and plasmonic properties. The Laser Ablation of Solids in Liquids (LASL) method was used for their synthesis, and they were characterized through Raman and UV-vis spectroscopy, as well as transmission electron microscopy (TEM). The Tauc model was used to determine the band gap of the MoO3NPs. A new methodology for cell counting was implemented, and an automatic program was developed based on cell identification from images. Efficient internalization of the NPs in the microalga Lingulodinium polyedra was observed, and cell growth was evaluated in triplicate for controls and treatments. The treatments consisted of colloids of MoO3 NPs synthesized in distilled water. The treated group of cells showed greater longevity and higher cell densities compared to the control group. Additionally, the Liquid Chromatography-Mass Spectrometry/Mass Spectrometry (LC-MS/MS) study revealed peaks of low concentration of PTX1 and PTX11 only in the treated group, suggesting a potential influence of MoO3NPs on the production of secondary metabolites. After harvesting the biomass for metabolomic and TEM studies, both control and treatment groups were reseeded, and it was found that, after 72 days, the treated cells exhibited greater mobility and cell abundance compared to the control group. TEM images showed that the cells compartmentalized the MoO3NPs and that these clustered around lipid bodies within the cell. These findings highlight the potential of MoO3NPs to improve cell health and increase metabolite production in microalgae, suggesting new directions for research in biotechnology
CICESE
2024
Tesis de maestría
Español
Delgadillo García, G.I. 2024. Fotosíntesis en dinoflagelados asistida por nanopartículas y sus implicaciones en la densidad celular y producción de metabolitos. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 84 pp.
OPTICA FÍSICA
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