研究人员密切关注利用细菌的电力

美国工程师报告了从细菌中收集可用电力的进展。科学家们知道，生活在缺氧环境(包括人体肠道)中的某些细菌已经进化出一种独特的呼吸形式，包括排泄和抽出电子。换句话说，它们实际上产生的电能理论上可用于为设备供电或净化水。

有了这些知识，研究人员正在努力设计有效的微生物燃料电池或从有机废物中发电。NASA甚至调查的细菌是否能动力未来的太空任务。

然而，妨碍将理论转化为这种实际现实的是，很难确定细菌电性质的确切性质。细胞比哺乳动物细胞小得多，并且在实验室条件下极难生长。

现在，美国麻省理工学院(MIT)的研究人员已经开发出一种微流体技术，他们说这种技术可以快速处理小样本的细菌并测量与微生物发电能力高度相关的特定属性。

他们在“ 科学进展 ” 杂志上写道，这种被称为极化性的特性可用于有效和安全地评估细菌的电化学活性，使他们能够为特定任务选择最佳候选者。

“最近的研究表明，可能存在更广泛的细菌，这些细菌具有[发电]特性，”机械工程师Cullen Buie说。“因此，一种可以探测这些生物的工具可能比我们想象的要重要得多。不仅仅是少数微生物可以做到这一点。

细菌通过在细胞中产生电子然后通过表面蛋白质形成的微小通道将细胞膜转移到细胞膜上来产生电能，这一过程称为细胞外电子转移或EET。

用于探测这种电化学活性的现有技术包括培养大批量细胞并测量EET蛋白的活性或使细胞破裂以纯化和探测蛋白质。Buie和麻省理工学院的同事，包括博士后Qianru Wang，决定尝试找到更快，更少破坏性的东西。

在他们的研究中，他们使用微流体来比较各种细菌菌株，每种菌株都具有不同的已知电化学活性。

它们使每个菌株的微小样品流过沙漏形的微流体通道，并缓慢地将电压从零增加到80伏。由此产生的电场推动细菌细胞通过通道，直到它们接近挤压部分，在那里较强的磁场通过介电电泳(由非均匀电场中的极化效应引起的中性粒子的运动)作用以推回细菌。陷阱到位。

Wang注意到每个细菌细胞的“捕获电压”，测量细胞大小，然后用计算机模拟计算细胞的极化率 - 也就是说，细胞形成电偶极子对外部电的响应是多么容易领域。

根据她的计算，她发现更具电化学活性的细菌倾向于具有更高的极化率，并且这种相关性发生在所有测试的物种中。

“我们有必要的证据证明极化性与电化学活性之间存在很强的相关性，”她说。“事实上，极化性可能是我们可以用来代替选择具有高电化学活性的微生物的东西。