Drobnoustroje przesiewane przy pomocy nowego procesu mikroprzepływowego mogą być wykorzystywane do wytwarzania energii lub oczyszczania środowiska.
Życie w ekstremalnych warunkach wymaga różnorakich adaptacji. Dla niektórych gatunków bakterii, które funkcjonują w środowiskach pozbawionych tlenu, oznacza to znalezienie sposobu oddychania, który nie wykorzystuje tego pierwiastka. Te odporne mikroby, które można znaleźć w kopalniach, na dnach jezior, a nawet w ludzkich jelitach, wypracowały unikalną formę oddychania. Polega ona na wydalaniu elektronów, dzięki czemu te mikroorganizmy mogą faktycznie wytwarzać energię elektryczną.
Naukowcy badają sposoby wykorzystania tych mikrobiologicznych elektrowni do napędzania ogniw paliwowych i oczyszczania ścieków. Jednak sprawdzenie właściwości drobnoustrojów było wyzwaniem. Są one bowiem znacznie mniejsze niż komórki ssaków i niezwykle trudne do wyhodowania w warunkach laboratoryjnych. Teraz inżynierowie MIT opracowali technikę mikroprzepływową, która może szybko przetwarzać dane dot. bakterii i mierzyć właściwość, która jest silnie skorelowana z ich zdolnością do wytwarzania energii elektrycznej. Mówią, że tę właściwość, znaną jako polaryzowalność, można wykorzystać do oceny aktywności elektrochemicznej bakterii w bezpieczniejszy, bardziej skuteczny sposób.
Bakterie, które wytwarzają energię elektryczną, produkują elektrony, a następnie przenoszą je przez błonę komórkową w procesie znanym jako pozakomórkowe przenoszenie elektronów. W nowych badaniach naukowcy wykorzystali układ mikroprzepływowy do porównania różnych szczepów bakterii, z których każdy ma inną aktywność elektrochemiczną. Szczepy zawierały „dzikie” lub naturalne szczepy bakterii, które aktywnie wytwarzają energię elektryczną w mikrobiologicznych ogniwach paliwowych, oraz kilka szczepów, które naukowcy opracowali z wykorzystaniem inżynierii genetycznej. Zespół chciał sprawdzić czy istnieje korelacja między elektryczną zdolnością bakterii a ich zachowaniem w urządzeniu mikroprzepływowym pod wpływem tzw. siły dielektroforetycznej.
Zespół przepuścił bardzo małe próbki każdego szczepu przez kanał mikroprzepływowy w kształcie klepsydry i powoli zwiększał napięcie w kanale, od 0 do 80 woltów. Badacze zaobserwowali, że powstałe pole elektryczne napędzało komórki bakteryjne przez kanał, aż zbliżyły się one do sekcji, w której znacznie silniejsze pole zadziałało, by odepchnąć bakterie i utrzymać je w miejscu. Niektóre bakterie zostały uwięzione przy niższych napięciach, a inne przy wyższych. Qianru Wang odkrył, że bakterie, które były bardziej aktywne elektrochemicznie, wykazywały większą polaryzowalność. Można było zauważyć tę korelację w przypadku wszystkich bakterii testowanych przez naukowców.
[Źródło: news.mit.edu; grafika: Qianru Wang]
Czytaj też: Bakterie znalezione w glebie nadzieją w walce z superbaketriami
