點擊👉進入

研究人員使用新技術鑑定老虎機線數ue

研究人員的新微流技術可以根據細菌的發電能力快速對其進行分類。 (圖片:nËws.miŤ.Ëdu。信用:王倩如)

一個研究小組開發了一種識別發電細菌的技術他們使用新的微流控過程篩選微生物。科學家說,他們的技術可能在環境清潔和發電方面具有潛在用途。

麻省理工學院的研究人員以及明尼蘇達州雙城大學和加州大學伯克利分校的同事在該雜誌上發表了他們的研究成果。 科學進步(下引)ThËauŤhorswËrËWang Qianru,A.-AndrËw D.JonËs III,JËffrËy A.Gralnick,LiliwËi Lin和CullËn R.BuiË。

發電細菌已適應

存在於極端條件下的微生物通常會找到創造性的適應方法。某些類型的細菌生活在缺氧的環境中。換句話說,他們必須找到一種不用氧氣呼吸的方式。

這些細菌存在於湖泊底部和礦井深處,它們會排泄並泵出電子。換句話說,它們是發電微生物。人體腸道中也存在發電細菌。

今天的研究人員正在探索利用這些微型發電廠淨化污水和運行燃料電池的方法。他們還在探索其他用途。

但是,很難確定其電性能。這些細胞明顯小於哺乳動物細胞。它們在實驗室中也很難生長。

評估發電細菌的活動

在這項最新研究中,研究人員開發了一種微流體技術,可以快速處理少量細菌樣品。它也可以衡量規格下載老虎機與其發電能力密切相關的特性。

我們將此屬性稱為“極化率,”作者解釋說。它可以比現有技術更有效地評估產電細菌的電化學活性。這項新技術也更安全。

麻省理工學院機械工程系的博士後研究員王千如說:

“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。”

麻省理工學院機械工程學副教授CullËn BuiË以及EsŤhËr&Harold E. EdgËrŤon職業發展主席說:

“最近的工作表明可能會有更廣泛的發展simplËplay電子老虎機具有[發電]特性的細菌範圍。”

“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。”

單核細胞增生李斯特氏菌(上圖)是一種發電細菌。 老虎機玩法圖片:nËws.bËrkËlËy.Ëdu。圖片提供:曹美A。加州大學伯克利分校版權)

發電細菌在內部產生電子

發電細菌在其細胞內產生電子。然後,它們通過表面蛋白形成的微小通道將電子轉移到細胞膜上。我們稱這個過程 歐洲東部時間 (Ë超細胞 Ë電子琴 Ť轉讓)。

測量細菌電化學活性的當前技術包括培養大批細胞並測量歐洲東部時間蛋白活性。這是一個非常耗時且細緻的過程。

其他技術涉及破裂細胞,隨後純化蛋白質。 BuiË教授尋求一種破壞性較小,速度更快的方法來評估細菌的電功能。

布埃教授的團隊

在過去的十年中,他的團隊一直在構建微通道蝕刻微流控芯片。微升樣品流過通道。每個通道都夾在中間,因此具有沙漏形狀。

當在通道上通電時,收縮部分會擠壓電場。隨後,它的強度比周圍的領域強一百倍。收縮部分大約比通道其餘部分小100倍。

電場的梯度會產生一種力,該力將細胞推向與電場感應的運動相反的方向。我們稱這種現象 介電泳結果,介電泳可以根據粒子表面的特性,將粒子停在其軌跡中或以不同的施加電壓排斥。

BuiË教授和其他科學家已使用介電電泳根據大小,種類和其他特性對細菌進行快速分選。這次,BuiË教授想知道他是否可以使用該技術來抑制產電細菌的電化學活性。

王博士說:

“基本上,人們使用介電泳來分離與青蛙和鳥類一樣不同的細菌,而我們試圖區分青蛙的同胞–細微的差異。”

比較不同的發電細菌

在這項最新研究中,科學家使用他們的微流控裝置來比較不同種類的產電細菌。每個菌株具有不同的已知電化學活性。

這些菌株包括科學家們基因改造的幾種菌株。還有一種“野生型”或天然細菌菌株可以在微生物燃料電池中主動產生電能。

研究人員試圖確定細菌的電活動之間是否存在相關性 線上拉霸機以及它在微流體設備中的表現。具體地,在介電泳力下。

根據麻省理工學院新聞:

“研究小組通過沙漏形微流體通道流過每個細菌菌株的很小的微升樣品,並緩慢增加通道兩端的電壓,從0到80伏每秒一伏。”

“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域,在那裡更強的電場通過介電電泳作用將細菌推回並捕獲到位

計算細胞的極化率

一些細菌在較低的電壓下被捕獲,而另一些在較高的電壓下被捕獲。 Wang博士記錄了每個細菌細胞的“捕獲電壓”,並測量了它們的細胞大小。然後,她通過計算機仿真計算了電池的極化率。換一種說法吃角子老虎機意思,她計算出細胞響應外部電場形成電偶極子的難易程度。

王博士發現,具有更多電化學活性的細菌傾向於具有更高的極化率。她補充說,這種相關性在所有細菌種類中都存在。

王博士說:

“我們有必要的證據來證明極化率和電化學活性之間有很強的相關性。”

“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。”

王博士說,他們可以通過測量細菌的極化率來評估其發電量。至少對於他們測量的應變。

研究人員可以使用他們的微流技術輕鬆有效地進行跟踪。他們也可以無損地做到這一點。

測試新菌株

研究人員目前正在使用他們的方法來測試新的細菌菌株。具體來說,他們已經鑑定出的菌株具有發電細菌。

王博士說:

“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。”

生物燃料是由可再生生物質材料生產的燃料。

通過美國陸軍的資助,這項研究的資金部分來自美國國家科學基金會和協同生物技術研究所。

引文

“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,” Wang Qianru,A.-AndrËw D.JonËs III,JËffrËy A.Gralnick,LiliwËi Lin和CullËn R.BuiË。 科學進步2019年1月11日5號1,ËaaŤ5664。 DOI:10.1126 / sciadv.aaŤ5664。