Sortierchip findet beste Strom-Bakterien

Cambridge (pte002/15.01.2019/06:05) - Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://mit.edu haben eine Technik entwickelt, mit der sich produktive Mikroorganismen aussortieren lassen. Gemessen wird dabei die Polarisierbarkeit der Lebewesen. Diese korreliert mit deren Fähigkeit, Strom zu erzeugen. "Dahinter steckt die Vision, die Kandidaten auszusortieren, die die bewunderungswürdige Fähigkeit haben, die Menschen von ihnen erwarten", sagt die gerade im Fach Maschinenbau promovierte Expertin Qianru Wang.

Mikrofluidische Chips

Laut MIT-Juniorprofessor Cullen Buie gibt es eine Vielzahl von Mikroorganismen, die die Fähigkeit haben, Strom zu produzieren. "Ein Werkzeug, das es uns ermöglicht, die besten sehr schnell auszusortieren, hat große Bedeutung." Die bisherige Methode, die leistungsfähigsten Stromerzeuger zu identifizieren, ist sehr zeitaufwendig. Gemessen wird die Aktivität des Elektronentransferierenden Flavoproteins (ETF) jener Bakterien, die möglicherweise Strom produzieren.

Bakterien produzieren in ihren Zellen Elektronen, die durch feine Kanäle zu den an der Zellaußenwand sitzenden ETF transportiert werden. In anderen Verfahren werden die Bakterien zerstört, um an die ETFs heranzukommen. Buie wollte eine weniger zerstörerische, schnelle Technik finden, mit der sich die Elektroeffektivität von Mikroorganismen bestimmen lässt.

Er entwickelte mit seiner Forschergruppe mikrofluidische Chips mit extrem feinen Kanälen, die durch Ätzverfahren entstanden. In diese Chips schütten die Wissenschaftler kleine Mengen an Flüssigkeiten, die Bakterien enthielten. Diese Kanäle verengen sich noch an einer bestimmten Stelle. Dort wird eine elektrische Spannung angelegt, die die Bakterien entweder beschleunigt oder zurückweist. Die einen sind gute, die anderen lausige Stromproduzenten.

Breite Verfügbarkeit

Wang fand außerdem heraus, dass Bakterien, die eine höhere elektrochemische Aktivität aufweisen, deutlich besser polarisierbar sind. Diese wird im mikrofluidischen Sortierchip genutzt. Mikroorganismen, die Strom produzieren, finden sich unter Tage in Bergwerken, am Grund von Seen und sogar im menschlichen Darm. Sie haben eine Technik entwickelt, zu atmen, ohne Sauerstoff zu verbrauchen. Sie produzieren Elektronen, die sich abzapfen und zu einem elektrischen Strom "formen" lassen.

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