美國(guó)工程師報(bào)道了從細(xì)菌中收集可用電能的進(jìn)展?？茖W(xué)家知道，一些生活在缺氧環(huán)境(包括人體腸道)中的細(xì)菌進(jìn)化出了獨(dú)特的呼吸形式，包括排泄和提取電子。換句話說(shuō)，它們實(shí)際產(chǎn)生的電力理論上可以用來(lái)給設(shè)備供電或凈化水。

有了這些知識(shí)，研究人員正試圖設(shè)計(jì)有效的微生物燃料電池或利用有機(jī)廢物發(fā)電。美國(guó)宇航局甚至調(diào)查了細(xì)菌是否能為未來(lái)的太空任務(wù)提供動(dòng)力。

然而，很難確定細(xì)菌電特性的確切性質(zhì)。細(xì)胞比哺乳動(dòng)物細(xì)胞小得多，在實(shí)驗(yàn)室條件下極難生長(zhǎng)。

現(xiàn)在，美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種微流體技術(shù)，他們說(shuō)這種技術(shù)可以快速處理細(xì)菌的小樣本，并測(cè)量與微生物發(fā)電能力高度相關(guān)的特定屬性。

他們?cè)凇犊茖W(xué)進(jìn)展》雜志上寫(xiě)道，這種被稱為極化的特性可以用來(lái)有效和安全地評(píng)估細(xì)菌的電化學(xué)活性，使它們能夠?yàn)樘囟ㄈ蝿?wù)選擇最佳候選。

機(jī)械工程師卡倫布伊(Cullen Buie)說(shuō)：“最近的研究表明，可能存在更廣泛的具有(發(fā)電)特征的細(xì)菌。“因此，一個(gè)能夠探測(cè)到這些生物的工具可能比我們想象的要重要得多。不是只有少數(shù)微生物能做到這一點(diǎn)。

細(xì)菌通過(guò)在細(xì)胞中產(chǎn)生電子，然后通過(guò)表面蛋白質(zhì)形成的微小通道將細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜上，從而產(chǎn)生電能。這個(gè)過(guò)程被稱為細(xì)胞外電子轉(zhuǎn)移或EET。

檢測(cè)這種電化學(xué)活性的現(xiàn)有技術(shù)包括培養(yǎng)大量細(xì)胞并測(cè)量EET蛋白的活性或破壞細(xì)胞以純化和檢測(cè)蛋白。Buie和麻省理工學(xué)院的同事，包括博士后王倩茹，決定嘗試尋找更快、破壞性更小的東西。

在他們的研究中，他們使用微流體來(lái)比較各種細(xì)菌菌株，每種菌株都有不同的已知電化學(xué)活性。

他們讓每種菌株的微小樣本流過(guò)沙漏形微流體通道，然后慢慢將電壓從零增加到80伏。由此產(chǎn)生的電場(chǎng)推動(dòng)細(xì)菌細(xì)胞穿過(guò)通道，直到它們接近擠壓部分，在擠壓部分，更強(qiáng)的磁場(chǎng)通過(guò)介電泳(由非均勻電場(chǎng)中的極化效應(yīng)引起的中性粒子的運(yùn)動(dòng))將細(xì)菌推回。陷阱就位。

王注意到每個(gè)細(xì)菌細(xì)胞的“捕獲電壓”，測(cè)量了細(xì)胞大小，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算了細(xì)胞的極化率——也就是細(xì)胞響應(yīng)外部電形成電偶極子有多容易。

根據(jù)她的計(jì)算，她發(fā)現(xiàn)更多的電化學(xué)活性細(xì)菌傾向于具有更高的極化率，并且這種相關(guān)性發(fā)生在所有被測(cè)試的物種中。

“我們有必要的證據(jù)證明極化和電化學(xué)活性之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，”她說(shuō)?！笆聦?shí)上，極化可能是我們可以用來(lái)代替選擇具有高電化學(xué)活性的微生物的東西。

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