展示了监测微生物生长的电化学技术

萨凡纳河国家实验室与克莱姆森大学、南卡罗来纳大学和萨凡纳河咨询有限公司合作，展示了利用电化学技术监测生物技术行业微生物的生长和能级。正如最近发表在《应用微生物学和生物技术公报》上的那样，这些技术可以实时监测微生物，与传统的采样和分析相比，这提高了结果的成本效益。

微生物被用于许多工业应用，包括生产燃料、化学品、药物和食品(如乙醇、乙酸盐、生物可降解塑料、青霉素和酸奶)。像所有生物一样，微生物利用食物源(如糖、蛋白质和脂类)获得生长所需的有机碳和食物源分解过程中释放的电子能量。微生物培养活性的下降可能是由于食物来源的减少、生长抑制剂的存在或其他培养物的污染造成的。为避免进一步下滑，任何此类问题都需要及时解决。

为了确保微生物的最佳性能，有必要监控它们的细胞数量和/或化学副产物。传统的方法是定期从微生物培养物中取样来分析细胞的生长状态。实际采样和分析耗时、费力且成本高，这可能会导致问题持续几个小时才能被检测到。萨凡纳河国家实验室领导的研究团队展示了一种多方向、自动化的微生物能级监测方法。

当电池能量水平下降时，这项技术的一部分会发出警报。当电极处于特定的还原电位时，培养物中的微生物可以从邻近培养物的电极以电子的形式将能量吸引到它们的细胞中。与电极接触的一小部分培养物被用作次优条件的早期预警系统。从电极进入微生物的能量在计算机屏幕上显示为电流的增加。因为这种电化学活性可以在发生时被监测，所以这种技术可以用于保持最佳微生物行为的正确条件。

这项技术的另一部分使用电化学阻抗来监控整个生长周期的培养。这样，微生物培养可以用等效电路来定义。然后，等效电路可用于拟合阻抗数据，并提供与培养物生理状态相关的培养物的有价值信息。这种方法为降低分析成本和自动化生物过程提供了巨大的潜力。

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