生活在極端條件下需要創造性的適應。對於缺氧環境中存在的某些細菌，這意味著找到一種不涉及氧氣的呼539必中法吸方式。這些強壯的微生物可以在礦井的深處，湖泊的底部，甚至在人類的腸道中找到，它們已經進化出一種獨特的呼吸形式，涉及到電子的排出和抽出。換句話說，這些微生物實際上可以產生電。
科學家和工程師正在探索利用這些微生物發電廠來運行燃料電池和淨化污水等方法。但是確定微生物的電特性一直是一個挑戰：這些細胞比哺乳動物細胞小得多，並且在實驗室條件下極難生長。
現在，麻省理工學院的工程師已經開發出一種微流體技術，該技術可以快速處理少量細菌樣本，並確定與細菌發電能力高度相關的特定特性。他們說，與目前的技術相比，這種稱為極化性的特性可用於以一種更安全，更有效的方式評估細菌的電化學活性。
“願景是挑選最強大的候選人來完成人類希望細胞完成的理想任務，” 娛樂城的相關搜尋麻省理工學院機械工程系的博士後王千如說。
麻省理工學院機械工程學副教授卡倫·布伊（Cullen Buie）補充說：“最近的工作表明，具有[發電]特性的細菌可能範圍更廣。” “因此，一種允許您探測這些生物的工具可能比我們想像的重要得多。不僅僅是少數微生物能夠做到這一點。”
Buie和Wang今天在“科學進展”中發表了他們的結果。
就在青蛙之間
產生細菌的細菌通過在其細胞內產生電子，然後通過表面蛋白形成的微小通道，將這些電子通過細胞膜轉移，這種過程稱為細胞外電子轉移或EET。
探測細菌電化學活性的現有技術涉及大量細胞的生長和EET蛋白活性的測定，這是一個細緻而費時的過程。其他技術需要破裂細胞才能帝禾娛樂城淨化並探測蛋白質。 Buie尋找一種更快，破壞性較小的方法來評估細菌的電功能。
在過去的10年中，他的團隊一直在製造微流控芯片，這些微流控芯片通過小通道進行蝕刻，從而使微升細菌樣本流過這些微流控芯片。每個通道在中間被捏成一個沙漏形。當在通道上施加電壓時，收縮的hoya娛樂城電捕魚達人千砲版場-比通道其餘部分小大約100倍-擠壓電場，使其比周圍電場強100倍。電場的梯度會產生稱為介電泳的現象，即一種將細胞推向由電場感應的運動的力。結果，介電電泳可以排斥顆粒，或者在不同的施加電壓下將其停止在其軌跡中，具體取決於該顆粒的表面性質。
包括Buie在內的研究人員已使用介電電泳根據大小和種類等一般特性對細菌進行快速分選。這次，Buie想知道該技術是否可以抑制細菌的電化學活性，這是一種更為微妙的特性。
Wang說：“基本上，人們正在使用介電泳來分離與青蛙和鳥類一樣不同的細菌，而我們正試圖區分青蛙的同胞-細微的差異。”
電相關
在他們的新研究中，研究人員使用他們的微流體裝置來比較各種細菌菌株，每種菌株具有不同的已知電化學活性。這些菌株包括能在微生物燃料電池中主動發電的“野生型”或天然細菌菌株，以及研究人員經過基因工程改造的幾種菌株。總的來說，研究小組的目的是觀察在介電泳力下，細菌的電能力與其在微流體裝置中的行為之間是否存在相關性。
研究小組將每個細菌菌株的極小微升樣品流過沙漏形微流體通道，並緩慢地將通道兩端的電壓從0伏增加到80伏，每秒增加一伏。通過一種稱為粒子圖像測速的成像技術，他們觀察到所產生的電場推動細菌細胞通過通道，直到它們到達收縮區，在該處更強的電場通過介電泳將細菌推回並捕獲到位。
有些細菌在較低的施加電壓下被捕獲，而另一些在較高的電壓下被捕獲。 Wang記下了每個細菌細胞的“捕獲電壓”，測量了它們的細胞大小，然後使用計算機仿真來計算細胞的極化率-細胞形成電偶極子的容易程度娛樂城賺錢n對外部選舉的回應娛樂城推薦ric領域。
通過她的計算，Wang發現電化學活性更高的細菌傾向於具有更高的極化率。她觀察了該小組測試的所有細菌物種之間的這種相關性。
Wang說：“我們有必要的證據來證明極化率和電化學活性之間存在很強的相關性。” “實際上，極化率可能是我們可以用來選擇具有高電化學活性的微生物的代名詞。”
Wang說，至少對於他們所測得的應變，研究人員可以通過測量其極化率來評估其發電量。該小組可以使用他們的微流技術輕鬆，高效且無損地對其進行跟踪。
團隊中的合作者目前正在使用該方法來測試新近被確認為潛在電力生產者的細菌菌株。
Wang說：“如果相同的趨勢代表著這些新菌株，那麼該技術將在清潔能源發電，生物修復和生物燃料生產中得到更廣泛的應用。”
本文已由麻省理工學院提供的材料重新發表。注意：材料的長度和內容可能已被編輯。有關更多信息，請聯繫引用的來源。
參考
微流介電電泳闡明了微生物細胞包膜極化率與電化學活性之間的關係。王千如，A.-安德魯·D·瓊斯三世，杰玩運彩弗裡·A·格拉尼克，林立偉和庫倫·比伊。科學進展2019年1月11日：第一卷5號1，eaat5664，DOI：10.1126 / sciadv.aat5664。
