使用新的微流体过程筛选的微生物可用于发电或
栏目:媒体新闻 发布时间:2020-09-08 00:52
生存正在极度前提下必要创造性的适宜。对待存正在于缺氧境遇中的某些细菌品种,这意味着找到一种不涉及氧气的呼吸式样。这些耐寒的微生物能够正在矿井深处,湖底,乃至人体肠...

  生存正在极度前提下必要创造性的适宜。对待存正在于缺氧境遇中的某些细菌品种,这意味着找到一种不涉及氧气的呼吸式样。这些耐寒的微生物能够正在矿井深处,湖底,乃至人体肠道中出现,仍旧酿成了一种奇异的呼吸格式,席卷渗透和抽出电子。换句话说,这些微生物实质上能够发生电力。

  科学家和工程师正正在探求诈欺这些微生物发电厂运转燃料电池和净化污水的举措,以及其他用处。不过,确定微生物的电本能是一项寻事:细胞比哺乳动物细胞小得众,并且正在实行室前提下极难滋长。

  现正在麻省理工学院的工程师仍旧开采出一种微流体技巧,能够神速惩罚小的细菌样本,并丈量与细菌发电才具高度闭联的特定属性。他们说,与现有技巧比拟,这种被称为极化性的特征可用于以更平安,更有用的式样评估细菌的电化学活性。

  麻省理工学院呆板工程系的博士后Qianru Wang说:“咱们的愿景是挑选那些最强健的候选人来达成人类欲望细胞做的理思职责。”

  麻省理工学院呆板工程副教导Cullen Buie填补说:“迩来的磋议剖明,或许存正在更普遍的细菌,这些细菌具有[发电]特征。”“因而,一种应许你探测这些生物的器材或许比咱们遐思的要首要得众。不只仅是少数微生物能够做到这一点。”

  发生电的细菌通过正在细胞内发生电子,然后通过外观卵白质酿成的细小通道将这些电子变化到细胞膜上,这一进程称为细胞外电子变化或EET。

  用于探测细菌电化学活性的现有技巧涉及教育巨额细胞并丈量EET卵白的活性 - 这是一个仔细,耗时的进程。其他技巧必要使细胞决裂以纯化和探测卵白质。Buie寻找一种更速,捣鬼性更小的举措来评估细菌的电效力。

  正在过去的10年里,他的团队从来正在创设用小通道蚀刻的微流体芯片,通过它们流过微升的细菌样本。每个通道都夹正在中心以酿成沙漏设备。当正在通道上施加电压时,受压片面 - 比通道的其余片面小约100倍 - 会对电场发生挤压,使其比四周场强100倍。电场的梯度发生称为介电电泳的征象,或者饱舞电池屈膝由电场惹起的运动的力。因而,介电电泳能够正在分别的施加电压下排斥粒子或使个中止正在轨道上,全部取决于粒子的外观特征。

  席卷Buie正在内的磋议职员行使介电电泳遵照大凡本质(如巨细和品种)神速分选细菌。这一次,Buie思分明这项技巧是否不妨扑灭细菌的电化学行动 - 这是一种更为微妙的特征。

  “根基上,人们正正在行使介电电泳来离散与鸟类分别的细菌,比方田鸡和鸟类,而咱们试图分别田鸡兄弟姐妹 - 更小的分别,”王说。

  正在他们的新磋议中,磋议职员行使他们的微流体筑树来对照百般细菌菌株,每种菌株都具有分别的已知电化学活性。这些菌株席卷正在微生物燃料电池中踊跃发生电的“野生型”或自然细菌菌株,以及磋议职员通过基因工程打算的几种菌株。总的来说,磋议小组的宗旨是确定细菌的电学才具与介电泳力下微流体装备的阐扬之间是否存正在闭联性。

  磋议小组将每个细菌菌株的万分小的微升样品通过沙漏形的微流体通道流过,并舒缓地增补通道上的电压,每秒一伏,从0到80伏。通过称为粒子图像测速的成像技巧,他们查察到所发生的电场饱舞细菌细胞通过通道,直到它们亲密受压片面,正在那里强健的磁场通过介电电泳推回细菌并将它们捕捉到位。

  少少细菌正在较低的施加电压下被捕捉,而另少少则正在较高的电压下捕捉。Wang预防到每个细菌细胞的“诱捕电压”,丈量它们的细胞巨细,然后用盘算推算机模仿盘算推算细胞的极化率 - 细胞正在外部电场效用下酿成电偶极子是何等容易。

  遵照她的盘算推算,Wang出现电化学活性更高的细菌目标于具有更高的极化率。她查察到该组测试的悉数细菌品种的这种闭联性。

  “咱们有需要的证据剖明极化率和电化学活性之间存正在很强的闭联性,”Wang说。“结果上,极化率或许是咱们能够用来拔取具有高电化学活性的微生物的代办。”

  Wang说,起码对待他们丈量的应变,磋议职员能够通过丈量他们的极化率来丈量他们的电力坐蓐 - 这个小组能够行使他们的微流体技巧轻松,有用和非捣鬼性地跟踪。

  该团队的配合家目前正正在行使该举措测试迩来被确定为潜正在电力坐蓐者的新细菌菌株。

  “假如一致的闭联趋向代外那些较新的菌株,那么这种技巧能够正在洁净能源坐蓐,生物修复和生物燃料坐蓐中取得更普遍的使用,”Wang说。

  这项磋议片面取得了美邦邦度科学基金会和互助生物技巧磋议所的援救,并取得了美邦陆军的资助。