研究人员密切关注细菌产生的电能的使用

美国工程师报道了从细菌中收集可用电能的进展。科学家知道，一些生活在缺氧环境(包括人体肠道)中的细菌进化出了独特的呼吸形式，包括排泄和提取电子。换句话说，它们实际产生的电力理论上可以用来给设备供电或净化水。

有了这些知识，研究人员正试图设计有效的微生物燃料电池或利用有机废物发电。美国宇航局甚至调查了细菌是否能为未来的太空任务提供动力。

然而，很难确定细菌电特性的确切性质。细胞比哺乳动物细胞小得多，在实验室条件下极难生长。

现在，美国麻省理工学院的研究人员开发了一种微流体技术，他们说这种技术可以快速处理细菌的小样本，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，这种被称为极化的特性可以用来有效和安全地评估细菌的电化学活性，使它们能够为特定任务选择最佳候选。

机械工程师卡伦布伊(Cullen Buie)说：“最近的研究表明，可能存在更广泛的具有(发电)特征的细菌。“因此，一个能够探测到这些生物的工具可能比我们想象的要重要得多。不是只有少数微生物能做到这一点。

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，从而产生电能。这个过程被称为细胞外电子转移或EET。

检测这种电化学活性的现有技术包括培养大量细胞并测量EET蛋白的活性或破坏细胞以纯化和检测蛋白。Buie和麻省理工学院的同事，包括博士后王倩茹，决定尝试寻找更快、破坏性更小的东西。

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

他们让每种菌株的微小样本流过沙漏形微流体通道，然后慢慢将电压从零增加到80伏。由此产生的电场推动细菌细胞穿过通道，直到它们接近挤压部分，在挤压部分，更强的磁场通过介电泳(由非均匀电场中的极化效应引起的中性粒子的运动)将细菌推回。陷阱就位。

王注意到每个细菌细胞的“捕获电压”，测量了细胞大小，然后通过计算机模拟计算了细胞的极化率——也就是细胞响应外部电形成电偶极子有多容易。

根据她的计算，她发现更多的电化学活性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被测试的物种中。

“我们有必要的证据证明极化和电化学活性之间有很强的相关性，”她说。“事实上，极化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。

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