技术鉴定产电细菌

生活在极端条件下需要创造性的适应。对于某些存在于缺氧环境中的细菌来说，这意味着找到一种不涉及氧气的呼吸方式。这些耐寒的微生物，可以在矿井深处、湖底甚至人体肠道中找到，进化出一种独特的呼吸方式，包括排泄和排出电子。换句话说，这些微生物实际上可以发电。

科学家和工程师正在探索如何利用这些微生物发电厂来运行燃料电池和净化污水，以及其他用途。但是，抑制微生物的电特性一直是一个挑战：这些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，麻省理工学院的工程师已经开发出一种微流体技术，可以快速处理细菌的小样本，并测量与细菌发电能力高度相关的特定特性。他们说，这种被称为极化率的特性，可以比目前的技术更安全、更有效地评估细菌的电化学活性。

麻省理工学院机械工程系的博士后王倩如（音译）说：“我们的目标是挑选最强大的候选者来完成人类希望细胞完成的理想任务。”

麻省理工学院机械工程副教授CullenBuie补充说：“最近的研究表明，可能存在更广泛的具有[发电]特性的细菌。”因此，一个能让你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能做到这一点。

就在青蛙之间

产生电流的细菌在细胞内产生电子，然后通过由表面蛋白质形成的微小通道将这些电子穿过细胞膜，这一过程被称为细胞外电子转移（EET）。

现有的探测细菌电化学活性的技术涉及大批量培养细胞和测量EET蛋白的活性——一个细致、耗时的过程。其他技术需要破坏一个细胞来纯化和探测蛋白质。Buie寻找了一种更快、破坏性更小的方法来评估细菌的电功能。

在过去的10年里，他的团队一直在建造微流控芯片，芯片上刻有小的通道，通过这些通道可以流走微升的细菌样本。每个通道在中间被挤压，形成沙漏结构。当一个电压施加在一个通道上时，被挤压的部分——大约比通道的其余部分小100倍——会挤压电场，使其比周围的电场强100倍。电场的梯度产生了一种被称为介电泳的现象，或一种推动电池不受电场感应运动的力。因此，根据粒子的表面性质，介电泳可以在不同的外加电压下排斥或阻止粒子运动。

包括buie在内的研究人员已经使用介电泳技术，根据细菌的一般特性（如大小和种类）快速对细菌进行分类。这一次，布伊想知道这项技术是否可以检测出细菌的电化学活性——一种更微妙的特性。

王说：“基本上，人们用介电泳分离出和青蛙和鸟一样不同的细菌，而我们试图区分青蛙兄弟姐妹之间的细微差别。”