美國工程師報告了從細菌中收集可用電力的進(jìn)展?？茖W(xué)家們知道，生活在缺氧環(huán)境(包括人體腸道)中的某些細菌已經(jīng)進(jìn)化出一種獨特的呼吸形式，包括排泄和抽出電子。換句話(huà)說(shuō)，它們實(shí)際上產(chǎn)生的電能理論上可用于為設備供電或凈化水。

有了這些知識，研究人員正在努力設計有效的微生物燃料電池或從有機廢物中發(fā)電。NASA甚至調查的細菌是否能動(dòng)力未來(lái)的太空任務(wù)。

然而，妨礙將理論轉化為這種實(shí)際現實(shí)的是，很難確定細菌電性質(zhì)的確切性質(zhì)。細胞比哺乳動(dòng)物細胞小得多，并且在實(shí)驗室條件下極難生長(cháng)。

現在，美國麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種微流體技術(shù)，他們說(shuō)這種技術(shù)可以快速處理小樣本的細菌并測量與微生物發(fā)電能力高度相關(guān)的特定屬性。

他們在“ 科學(xué)進(jìn)展 ” 雜志上寫(xiě)道，這種被稱(chēng)為極化性的特性可用于有效和安全地評估細菌的電化學(xué)活性，使他們能夠為特定任務(wù)選擇最佳候選者。

“最近的研究表明，可能存在更廣泛的細菌，這些細菌具有[發(fā)電]特性，”機械工程師Cullen Buie說(shuō)。“因此，一種可以探測這些生物的工具可能比我們想象的要重要得多。不僅僅是少數微生物可以做到這一點(diǎn)。

細菌通過(guò)在細胞中產(chǎn)生電子然后通過(guò)表面蛋白質(zhì)形成的微小通道將細胞膜轉移到細胞膜上來(lái)產(chǎn)生電能，這一過(guò)程稱(chēng)為細胞外電子轉移或EET。

用于探測這種電化學(xué)活性的現有技術(shù)包括培養大批量細胞并測量EET蛋白的活性或使細胞破裂以純化和探測蛋白質(zhì)。Buie和麻省理工學(xué)院的同事，包括博士后Qianru Wang，決定嘗試找到更快，更少破壞性的東西。

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

它們使每個(gè)菌株的微小樣品流過(guò)沙漏形的微流體通道，并緩慢地將電壓從零增加到80伏。由此產(chǎn)生的電場(chǎng)推動(dòng)細菌細胞通過(guò)通道，直到它們接近擠壓部分，在那里較強的磁場(chǎng)通過(guò)介電電泳(由非均勻電場(chǎng)中的極化效應引起的中性粒子的運動(dòng))作用以推回細菌。陷阱到位。

Wang注意到每個(gè)細菌細胞的“捕獲電壓”，測量細胞大小，然后用計算機模擬計算細胞的極化率 - 也就是說(shuō)，細胞形成電偶極子對外部電的響應是多么容易領(lǐng)域。

根據她的計算，她發(fā)現更具電化學(xué)活性的細菌傾向于具有更高的極化率，并且這種相關(guān)性發(fā)生在所有測試的物種中。

“我們有必要的證據證明極化性與電化學(xué)活性之間存在很強的相關(guān)性，”她說(shuō)。“事實(shí)上，極化性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。