Isolation of Electrogenic Microorganisms with Potential to Reduce Hexavalent Chromium / Aislamiento de microorganismos electrogénicos con potencial para reducir cromo hexavalente

RESUMEN Se realizó el aislamiento de microorganismos cultivables a partir de la biopelícula formada sobre el ánodo de una celda de combustible microbiana puesta en operación durante 30 días; los microorganismos aislados fueron evaluados en su capacidad de producir energía en celdas de combustible microbianas y de reducir el cromo hexavalente, Cr (VI). Se aislaron cinco microorganismos, los cuales fueron caracterizados mediante análisis del gen del ARNr 16S, el cual ubicó a los microorganismos en cuatro géneros bacterianos: Exiguobacterium (CrMFC1), Acinetobacter (CrMFC2), Aeromonas (CrMFC3 y CrMFC5), y Serratia (CrMFC4). Todas las cepas aisladas mostraron actividad electrogénica y capacidad para reducir cromo hexavalente; la cepa de Acinetobacter CrMFC2 mostró el mejor desempeño electroquímico al registrar una densidad de potencia máxima de 18,61 mW/m²; las demás cepas mostraron valores de densidad de potencia máxima entre 4,6 mW/m² y 7.1 mW/m². Las cepas de Aeromonas CrMFC5 y Exiguobacterium CrMFC1 mostraron las mejores tasas de reducción de cromo al ser capaces de reducir el 100% del Cr (VI) en menos de 24 horas, destacándose la cepa de Aeromonas CrMFC5 la cual redujo el 100 % de Cr (VI) en 10 horas; las demás cepas redujeron el 100 % del contaminante al cabo de 28 a 30 horas. Los microorganismos aislados en este estudio son escasamente conocidos por su capacidad electrogénica y de reducir el Cr (VI); no obstante, se muestran promisorios para su utilización en sistemas mixtos que involucren la producción de energía acoplada a sistema de biorremediación de aguas contaminadas con cromo.

ABSTRACT Isolation of cultivable microorganisms was made from the biofilm formed on the anode of a microbial fuel cell put into operation for 30 days; isolated microorganisms were evaluated for their ability to produce energy and reduce the hexavalent chromium Cr (VI). Five microorganisms were isolated, which were characterized by analysis of 16S rRNA gene, placing them in four bacterial genera: Exiguobacterium (CrMFC1), Acinetobacter (CrMFC2), Aeromonas (CrMFC3 and CrMFC5) and Serratia (CrMFC4). All isolates showed electrogenic activity and ability to reduce hexavalent chromium; the Acinetobacter CrMFC1 strain showed the best electrochemical performance registering a maximum power density of 18.61 mW/m²; the other strains showed values of maximum power density between 4.6 mW/m² and 7.1 mW/m². Strains Aeromonas CrMFC5 and Exiguobacterium CrMFC1 showed the best rates of chromium reduction being able to reduce 100 % of the Cr (VI) in less than 24 hours, the Aeromonas CrMFC5 strain was the most efficient, reducing 100 % of Cr (VI) in 10 hours; the other strains reduced 100% of the contaminant after 28 to 30 hours. The microorganisms isolated in this study are hardly known for their electrogenic capacity and for reducing Cr (VI); however, show promise for their use in combined systems involving energy production system coupled to bioremediation of chromium contaminated water.

Bacterial Diversity Associated with Anodic Biofilms in Microbial Fuel Cells Fed with Wastewater / Diversidad bacteriana asociada a biopelículas anódicas en celdas de combustible microbianas alimentadas con aguas residuales

RESUMEN. El presente trabajo evaluó la diversidad bacteriana asociada a las biopelículas formadas sobre los ánodos de celdas de combustible microbianas, por medio del análisis del gen del ARNr 16S y observaciones por microscopía electrónica de barrido. Se construyeron celdas de combustible microbianas de una cámara que permanecieron en operación durante 30 días utilizando muestras ambientales como inóculo y único sustrato energético; las celdas fueron monitoreadas en función de la producción de energía durante el desarrollo del experimento; al finalizar los ensayos, se realizó la caracterización molecular y observaciones mediante microscopía electrónica de barrido a las biopelículas formadas. Se reportan valores de densidad de potencia máxima de 4,85 mW/m² para el agua residual doméstica y de 1,85 mW/m² para el caso del agua residual industrial, con disminuciones de 71 % de la DBO para el agua residual doméstica y de 59 % de la DBO para el caso del agua residual industrial. Se logró la recuperación de 15 secuencias únicas provenientes de la amplificación del gen del ARNr 16S obtenidas a partir de las biopelículas formadas sobre los ánodos. El análisis filogenético ubicó estas secuencias en la clase Deltaproteobacteria. Los dos sustratos ambientales contienen una importante e interesante diversidad microbiana, mostrándolos promisorios para la construcción y operación de MFC y la implementación de procesos de biodegradación de materia orgánica.

ABSTRACT. This study evaluated the bacterial diversity associated with biofilms formed on the anode of microbial fuel cells (MFC), by analyzing the 16S rRNA gene and observations by scanning electron microscopy. Single chambered MFC were constructed and kept in operation for 30 days using environmental samples as inoculum and sole energy substrate; the MFC were monitored as a function of energy production in the course of the experiment; at endpoint, molecular characterization and observations using scanning electron microscopy was performed to the formed biofilms. Values of maximum power density of 4.85 mW/m2 for domestic wastewater and 1.85 mW/m2 in the case of industrial wastewater are reported, with declines of 71 % of the BOD for domestic wastewater and 59 % of the BOD in the case of industrial wastewater. Recovery of 15 unique sequences from the amplification of 16S rRNA gene obtained from the biofilms formed on the anodes was accomplished. Phylogenetic analysis placed these sequences in the Deltaproteobacteria class. The two environmental substrates contain an important and interesting microbial diversity, showing them very promising for the construction and operation of MFC and implementing biodegradation of organic material.

Molecular identification of multidrug resistant Enterobacter hormaechei in Venezuela / Identificación molecular de Enterobacter hormaechei multidrogoresistente en Venezuela

Besides the importance of Enterobacter cloacae species complex as a nosocomial pathogen, little is known about the frequency of each species/genotype. Here, we describe a strain of E. hormaechei subsp. hormaechei isolated from a bronchial secretion of a patient, in the Intensive Care Unit at the General Hospital of Cumaná, Venezuela, who died due to complications of his infection. The molecular identification was done by sequencing the 16S rRNA gene and comparing it to sequences from the GenBank. This strain showed resistance to multiple families of antibiotics (MDR), and the genes blaKPC and blaVIM were detected by PCR. This is the first time E. hormaechei has been identified in Venezuela.

A pesar de la importancia de las especies del complejo Enterobacter cloacae como patógeno nosocomial, poco se conoce sobre la frecuencia de cada especie/genotipo. Aquí se describe una cepa de E. hormaechei subsp. hormaechei aislada de una secreción bronquial de un paciente internado en la Unidad de Cuidados Intensivos del Hospital General de Cumaná, Venezuela, quien murió producto de complicaciones de su infección. La identificación molecular fue hecha por secuenciación del gen ARNr 16S y porcomparación con las secuencias del GenBank. Esta cepa mostró resistencia a múltiples familias de antibióticos (MDR) y se detectaron los genes blaKPCyblaVIMpor PCR. Este es el primer reporte de E. hormaechei en Venezuela.

Molecular identification and genotyping of Streptococcus mutans from saliva samples of children in Medellin, Colombia / Identificación molecular y genotipificación de Streptococcus mutansde muestras de saliva de niños de Medellín, Colombia

Abstract Introduction and objective: Tooth decay is one of the most prevalent infectious diseases of the oral cavity. The aim of this study was to determine the prevalence of Streptoccocus mutans and its genotypes in saliva samples from 6 and 7 year old children with and without dental caries. Materials and methods: Forty seven saliva samples were obtained from 6-7 year-old children, randomly selected from a Public School in Medellin, Colombia. Oral examinations in order to determine the DMF-T Index (Decay, Missing and Filling Teeth) were carried out. Isolates were identified by the Streptoccocus sobrinus and Streptococcus mutans PCR, API 20STREP and 16S rRNA sequence analysis. Genotypes c, e, f and k were detected by PCR. Results: Prevalence of S. mutanswas 14.9%. Of the 47 saliva samples, 57.4% (27) corresponded to children with dental caries, and 8.5% (4) were positive for S. mutans genotype c, 2.1% (1 each) genotype f genotype k, and genotype cand k, respectively. Conclusion: Prevalence of S. mutanswas lower than in previous studies of Colombian children with similar demographic characteristics. Streptoccocusmutans'genotype c, fand kwere found in children with caries but not in the group without caries. This is the first report of S. mutans genotype kin Colombia; this genotype requires further study to clarify its relation with dental caries and cardiovascular disease in Colombia.

Resumen Introducción y objetivo: La caries dental es una de las enfermedades infecciosas de la cavidad oral más comunes en el mundo. El objetivo de este estudio fue determinar la prevalencia de Streptococcus mutansy sus genotipos en muestras de saliva de niños de 6 y 7 años, con y sin caries dental. Materiales y métodos: Cuarenta y siete (47) muestras de saliva fueron obtenidas de niños de 6-7 años, seleccionados aleatoriamente de una escuela pública en Medellín, Colombia. Se realizaron evaluaciones orales para determinar el índice COP-D (número de dientes permanentes cariados, obturados y perdidos). Los aislamientos fueron identificados mediante PCR para diferenciación de S. sobrinusy S. mutans, API-20STREP y análisis de ARNr 16S. Se determinaron mediante PCR los genotipos c e, fy ken las cepas identificadas como S. mutans. Resultados: La prevalencia de S. mutansfue 14,9%. De las 47 muestras de saliva, 57,4% (27) correspondieron a niños con caries dental, y 8,5 % (4), fueron positivas para S. mutans genotipo c, 2,1 % (1 cada una) genotipo f genotipo ky genotipo cy k, respectivamente. Conclusión: La prevalencia de S. mutansfue menor que la reportada en estudios previos de niños colombianos con características demográficas similares. Se encontró presencia de genotipos c, fy kde S. mutansen niños con caries dental, pero no en el grupo de niños sin caries dental. Este es el primer estudio en reportar la presencia del genotipo ken Colombia. Es necesario realizar más investigaciones en nuestro país para aclarar la relación de S. mutans genotipo k con caries dental y enfermedad cardiovascular.