Viability and phenotypic heterogeneity of Rhodococcus rhodochrous CNMN-Ac-05 in the presence of Fullerene C60

Abstract

Introduction. In recent years, due to wide applications of nanotechnologies in various fields, the safety of nanomaterials has become a pressing issue. Fullerene C60 is not an exception. Research on the activity of microorganisms and their interaction with nanoparticles is of major importance, both for microorganisms and for the ecosystem as a whole. Material and methods. Fullerene C60 powder was purchased from Sigma-Aldrich. The object of study was R. rhodochrous CNMN-Ac-05 strain. The number of viable bacterial cells was estimated by colony-forming units (CFU). The morphological features of the rhodococci colonies have been described according to the usual microbiological method. Results. It was established that fullerene C60 in concentrations of 1-25 mg/L fullerene C60 stimulated the growth of R. rhodochrous by 2.4-2.8 times. As the concentration of fullerene C60 increased up to 50-100 mg/L, the multiplication and growth of rhodococci decreased by 29.5% and 38% respectively. In the presence of 1-10 mg/L fullerene C60 the rhodococci population remained homogeneous, being composed of 100% S type colonies. The increase of fullerene C60 concentration led both to the decrease in the CFU number and to the appearance of R type colonies, up to 1.3% of population. Conclusions. Fullerene C60 in concentrations 1-100 mg/L had no obvious toxic effect on the rhodococci strain. The optimum concentration is 10 mg/L. The concentrations higher than 25 mg/L led to the dissociation of rhodococcal population and diminution in the CFU counts, but not to the total inhibition.

Introducere. Siguranța nanomaterialelor devine din ce în ce mai actuală, având în vedere utilizarea tot mai intensă a nanotehnologiilor în diferite domenii. Fullerena C60 nu este o excepție. Cercetările privind activitatea vitală a microorganismelor și interacțiunea lor cu nanoparticulele are importanță majoră atât pentru fiecare microorganism în parte, cât și pentru ecosistem în totalitate. Material și metode. Fulerena C60 a fost achiziționată de la Sigma-Aldrich. Obiectul cercetării a servit tulpina R. rhodochrous CNMN-Ac-05. Numărul de celule bacteriene viabile a fost estimat prin unități formatoare de colonii (UFC). Caracterele morfologice ale coloniilor de rodococi au fost descrise conform metodei microbiologice uzuale. Rezultate. S-a stabilit că fulerena C60, în concentrații de 1-25 mg/L, stimulează creșterea tulpinii R. rhodochrous de 2,4-2,8 ori. Odată cu creșterea concentrației până la 50-100 mg/L, multiplicarea și creșterea rodococilor a scăzut cu 29,5% și, respectiv, 38%. Tulpina de rodococi crescută în prezența a 1-10 mg/L fulerena C60 a rămas omogenă, populația fiind alcătuită din 100% colonii de tip S. Mărirea concentrației de fulerenă C60 a dus nu doar la scăderea numărului de celule, dar și la apariția coloniilor de tip R, până la 1,3% din populație. Concluzii. Fulerena C60 în concentrațiile 1-100 mg/L nu are efect toxic evident asupra tulpinii de rodococi. Concentrația optimală este de 10 mg/L. Concentrațiile mai mari de 25 mg/L duc la disocierea populației și la scăderea semnificativă a numarului CFU, dar nu și la inhibare totală.