让细菌在发现危险物质时产生电力,并通过将其“囚禁”在细胞中实现了这一点
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新型生物传感系统:细菌作为“电气”探测器
科学家们开发了一种有前景的生物电子传感器,活细菌在液体中检测到特定物质时会产生电脉冲。该技术基于壳聚糖水凝胶——一种主要从甲壳类动物外骨骼(也可来自软体动物、真菌和昆虫)提取的天然高分子。凭借这一材料,传感器即使用于食品检测也安全可靠;首次测试已在牛奶中完成,能够识别不良杂质。
细菌发电机如何工作
已经很久就知道有些细菌能产生电力。它们的多样性允许根据需要检测的物质选择合适的菌株。问题在于,当将菌落浸入液体时,它们要么被冲走,要么所需的电子传递介质(媒介)也会被冲走,导致无法把电荷送到电极。
解决方案:壳聚糖水凝胶
壳聚糖水凝胶充当“堡垒”:
- 将细菌和媒介固定在体系内;
- 为连接氧化还原媒介提供基础,这些媒介将活化细菌的电子传递到电极。
壳聚糖对人类和环境安全,并且易于替代合成载体。
传感器工作原理
当接触目标污染物(如废水或食品中的有毒物质)时,微生物启动呼吸链转移电子过程。这会产生稳定的电信号,可由专用设备记录。
在一次试验中,将改造后的益生菌*Lactobacillus plantarum*放入牛奶。细菌对防腐剂萨卡辛P的存在作出反应,数小时后生成电脉冲。因此,该传感器成功检测到目标物质并表现出电活性。
应用前景
该技术为水质和食品质量监测开辟了新途径。未来可在工业、环境监管和医疗保健中推广使用,推动基于活微生物的“绿色”解决方案转型。
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