Характеризуя переноса электронов через биоплёнки жизни

Внеклеточные переноса электронов (EET) является процессом, который позволяет некоторых микроорганизмов для транспорта электронов между внутриклеточного метаболизма и нерастворимых электрона акцепторов или доноров, которые проживают за пределами ячейки, начиная от природных минералов электроды. В некоторых случаях EET позволяет микроорганизмов сформировать электропроводных многоячеечного толстые биопленки на поверхности электрода, в которых клетки не в прямом контакте с электродом все еще можете использовать его как метаболические электрон акцептора или доноров. Существует значительный интерес к таким биоплёнки электрода катализаторов для различных приложений, таких как микробной электросинтеза, загрязнения зондирования/удаления и удаленного энергии генерации и хранения,^{7,8,9 ,10,11,12,,1314} ввиду разнообразия метаболических процессов, выполняемых микроорганизмов и долговечность микробной биоплёнки по сравнению в основе фермента bioelectrodes. ^{15 , 16} Кроме того, пути EET потенциально могут быть использованы для электрически управления или сигнал изменения в естественных или генетически микробной метаболические процессы, участвует, например, в производстве желаемого продукта или обнаружения Целевой исследуемое вещество или стимул. Электрическая проводимость электрокаталитическая биопленки, которая отличает их от других биологических материалов, является центральным аспектом их свойств электрокаталитические, но мало понято о базовой EET процесса в среде электрода, и то, что известно весьма спорным. ^{17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24}

Описанные здесь является 2-электродный метод для измерения проводимости через живой, электрод выросли биопленки, используя массивы штыревой электрода (МДО). МДО состоят из параллельных прямоугольных электродов, узорные на плоской стеклянной поверхности, таким образом, что каждый другой группы подключен на противоположных сторонах результирующего массива в 2 электроды (источник и сток). Тщательное изучение Ида (см. Например, рисунок 6.12b ref #1) показывает, что пробелы, разделения смежные полосы являются также связаны таким образом, чтобы форма один пробел, который ткет взад и вперед через массив, разделяющей два электрода. Результатом является длинный и узкий разрыв, разделяющий источник и сток электродов, уступая токи очень высокого источника стока, когда проводящего материала сформирована, литые, полимеризуется или растет (в случае тип биопленки, здесь рассматривается) массива. Кроме того небольшой размер электродов приводит к небольшой фона текущего благодаря емкость зарядки и изменить в окисления из электропроводящего материала с изменением в ворота потенциал, поскольку количество материала необходимо сделать проводимости измерения с использованием ИДАС настолько мал. Техника на базе Ида электрохимических стробирования описанных здесь, развитые характеризовать тонкопленочных электропроводящие полимеры,^2,3,4,25 лишь недавно был применен для живых систем. ¹⁸ другой метод, используемый для измерения проводимости жизни биоплёнки использовали Сплит источник и сток электродов и источник метров установить ворота потенциал большого формата. ^{26 , 27} однако, обеспокоенность по поводу этих методов были подробно ранее. ¹⁸

Инкапсулирует протокол ниже наш опыт с делать измерения проводимости жизни биоплёнки MCL Geobacter sulfurreducens и biocathode. G. sulfurreducens является модель электрода, уменьшение организма могут воспользоваться нерастворимых материалов, включая электроды, как единственная метаболически электрон акцептора. Кроме того он образует густой биопленки, способный перевозить электронов через несколько клеток длины, что делает его организма идеальная модель для изучения анодное междугородной внеклеточного электрона передачи. Мы также включать детали для изучения biocathode MCL, аэробика, автотрофных смешанных сообщества биопленки, изолированы от катода бентических микробных топливных элементов. MCL Biocathode (назван в честь трех основных составляющих – Marinobacter, Chromatiaceaea и Labrenzia) способен окисляющих электрода в качестве своего единственного электрона донора и транспортировки электронов через несколько клеток длины, делая Это интересная система катодной учиться. Кроме того biocathode MCL имеет наивысший сообщил проводимости для живой системы на сегодняшний день с помощью этих методов. Включение этих разнообразных Электроактивные биопленки в этот протокол призван подчеркнуть, что этот метод применим для измерения транспорта электронов через любой жизни биопленки электрически взаимодействовать с электродами.