IT NewsФакты и прогнозыТехнологии

Бактериальное электричество

Евгений Курышев | 26.01.2019

ВКонтакт Facebook Google Plus Одноклассники Twitter Livejournal Liveinternet Mail.Ru

Бактериальное электричество

Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) разработали микрофлюидную технику, с помощью которой можно быстро анализировать небольшие образцы бактерий на предмет определения специфических свойств, коррелирующих со способностью бактерий производить электричество. Кьянру Вонг (Qianru Wang) и Каллен Буи (Cullen Buie) научились определять электрохимическую активность клеток бактерий по уровню их поляризуемости.

Исследование было проведено при поддержке американского Национального научного фонда (National Science Foundation) и Института совместных биотехнологий (Institute for Collaborative Biotechnologies). Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.

Некоторые виды бактерий проявляют удивительные адаптационные условия, например, способны жить в условиях недостатка или даже полного отсутствия кислорода. Подобные микроорганизмы, живущие в самых неожиданных локациях от угольных шахт до человеческого кишечника, научились уникальной форме дыхания, в результате которого они выделяют электроны. Этот процесс известен как внеклеточный перенос электронов (EET). Грубо говоря, эти микробы способны генерировать электроэнергию.

Существуют разные варианты практического использования таких бактерий: от создания полноценных топливных элементов до систем очистки сточных вод. Однако на пути к этому исследователи столкнулись с существенной проблемой. Распознать микробов, обладающие необходимыми электрическими способностями, оказалось не так просто, а выращивать их в лабораторных условиях еще сложнее.

Существующие методы исследования электрохимической активности бактерий предполагают выращивание крупных партий соответствующих клеток и измерение активности особых EET-белков. Это длительный и скрупулезный процесс. В течение последних десяти лет научная группа под руководством Вонга и Буи искала способ упростить эту технологию и создавала различные версии микрофлюидных устройств для анализа образцов бактерий с помощью явления диэлектрофореза.

Ранее исследователи использовали диэлектрофорез для быстрой сортировки бактерий по общим свойствам, например, по их размеру. В этот раз ученые решили применить метод для оценки электрохимической активности бактерий. До этого с помощью диэлектрофореза сортировали бактерии, которые отличались друг от друга примерно так же, как лягушка отличается от птицы, а Вонг и Буи попробовали отличить одну лягушку от другой, что значительно сложнее.

В своей новой работе исследователи использовали микрофлюидную установку для сравнения штаммов бактерий с разными уровнями электрохимической активности. В список штаммов входили как «дикие» бактерии, способные генерировать электричество, так и штаммы, созданные генными инженерами в лаборатории. Ученые хотели понять, существует ли связь между способностью бактерий к производству электричества и тем, как они ведут себя внутри микрофлюидного устройства под воздействием диэлектрофореза.

Они пропускали небольшие образцы каждого штамма через микрофлюидный канал в форме песочных часов и медленно (1 Вольт в секунду) повышали напряжение в нем в диапазоне от 0 до 80 Вольт. Результирующее электрическое поле проталкивало клетки бактерий сквозь канал до тех пор, пока они не достигали самой узкой его части, где за счет диэлектрофореза на них действовала сила обратного направления, в результате чего клетки попадали в своеобразную ловушку.

Одни бактерии попадали в нее при более низком напряжении, другие – при более высоком. Исследователи соотнесли соответствующие уровни напряжений с размерами клеток, что позволило им рассчитать поляризуемость бактерий. Оказалось, что бактерии с большей электрохимической активностью имели более высокий уровень поляризуемости. Подобная корреляция была обнаружена у всех видов, использовавшихся в научном эксперименте.

В настоящее время команда ученых получила для проверки партию новых штаммов бактерий, потенциал которых в вопросе генерирования энергии оценивается как высокий. Новый метод может найти применение при производстве чистой энергии и биотоплива, а также в биоремедиации.

Журнал IT-Expert № 01/2019    [ PDF ]    [ Подписка на журнал ]

Об авторах

Евгений Курышев

Евгений Курышев

Журналистскую деятельность начал в 2004 году с работы редактором новостной службы информационного портала hifiNews.RU. В период с 2007 по 2010 гг. сотрудничал с различными российскими IT-изданиями в качестве внештатного автора. С марта 2010 года по сентябрь 2014 года работал редактором IT-изданий в Finestreet Media Group (IT-World.RU, IT-Weekly.RU, allCIO.RU, IT Expert, IT News, IT Manager). С сентября 2014 по март 2018 года занимал должность главного редактора веб-портала IT-Weekly.RU. В настоящее время продолжает сотрудничество с журналом IT News в качестве обозревателя.  


Поделиться:

ВКонтакт Facebook Google Plus Одноклассники Twitter Livejournal Liveinternet Mail.Ru

Загрузка...

Другие материалы рубрики

Компании сообщают

Мероприятия

16.05.2019 — 25.06.2019
Growth Marketing Summit

онлайн

21.05.2019
Digital Construction Forum 2019

Центр цифрового лидерства SAP Космодамианская наб., 52к7,

24.05.2019
Google Cloud Day

Москва, ул.Балчуг. д. 7, БЦ Балчуг Плаза

27.05.2019
Conference for best brands

Москва, Центр "Открытый мир"

28.05.2019
Smart City 2019: госпроекты и их реализация

Москва, Веранда ЦМТ, Краснопресненская наб., 12