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快速鑑定細菌發電之方法

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科技產業資訊室 - 黃松勳 發表於 2019年1月25日

圖、快速鑑定細菌發電之方法

在Science Advances期刊上報導,麻省理工學院的研究人員開發出一種微流體技術,利用介電電泳來快速分選細菌,並測量細菌的發電能力與相關的特定屬性,也可將此技術應用於清潔能源生產、生物修復和生物燃料生產。
 
可產電的細菌在細胞內產生電子,然後通過表面蛋白質形成的微小通道將這些電子傳遞到細胞膜上,此過程稱為細胞外電子傳遞(EET)。目前現有的技術只用於探測細菌電化學活性,其中涉及培養大批細胞並測量EET蛋白的活性,過程非常耗時,而其他技術需要使細胞破裂來純化和探測蛋白質。研究人員發現了一種更快、破壞性更小的方法,來評估細菌的電功能。
 
研究人員用蝕刻製造出小通道的微流體晶片,使細菌樣本流過為小的通道,當施加電壓在通道時,電場的梯度產生介電電泳現象,在不同的施加電壓下,根據粒子的排斥或停留的電化學行為,來判別粒子的表面特性,並可快速分選細菌。
 
為了確定細菌的電學能力與介電電泳下微流體裝置的表現之間是否存在著相關性。研究人員將每個非常少量的細菌菌株樣品流過微流體通道,並緩慢地增加通道上的電壓,每秒一伏,從0到80伏。通過粒子圖像測速的成像技術,觀察到電場推動細菌細胞通過通道,直到強大的介電電泳將細菌推回通道而被捕獲住。研究發現電化學活性更高的細菌傾向於具有更高的極化率,透過測量細菌的極化率,來測量其電力的生產。
 
該研究由美國國家科學基金會(NSF)和美國陸軍資助的共同生物技術研究所支持。(580字;圖1)


參考資料:
Technique identifies electricity-producing bacteria. Science Daily,2019/1/11
Microfluidic dielectrophoresis illuminates the relationship between microbial cell envelope polarizability and electrochemical activity. Science Advances,2019/1/11


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