Электрохимический метод позволит следить за состоянием роста микроорганизмов и изменением уровня энергии, которую микробы потребляют. Он дешевле и менее трудоемкий, чем традиционные методы. К тому же, следить за изменениями в микробной среде можно в режиме реального времени. Метод представила группа ученых во главе с Национальной лабораторией реки Саванна (США). Подробное описание метода представлено в Applied Microbiology and Biotechnology Express.
Промышленность активно использует микроорганизмы: для производства топлива, химикатов, фармацевтических препаратов и пищевых продуктов (например, этанола, ацетата, биоразлагаемых пластмасс, пенициллина и йогурта). Как и все организмы, микроорганизмы чем-то питаются. Их источники пищи – это сахара, белки и липиды, благодаря которым микробы получают органический углерод для роста, а также энергию. Снижение активности микробной культуры может быть вызвано уменьшением источника пищи, наличием ингибитора роста или заражением другой культуры.
Чтобы избежать дальнейших сбоев в жизнедеятельности микроорганизмов, любая подобная проблема должна быть решена незамедлительно. Для этого необходимо контролировать количество клеток микробов и/или химические побочные продукты. Традиционный подход состоит в том, что периодически из микробных культур берут образцы для анализа состояния роста клеток. Затем предстоит трудоемкий и дорогостоящий процесс анализа образцов. Так, прежде чем проблема станет ясна, пройдет много времени – и момент будет упущен. Новый метод позволит это время сэкономить и значительно упростить процедуру.
Одна функция новой технологии состоит в том, что она предупреждает, когда уровень клеточной энергии микроорганизмов снижается, и помогает ее увеличить до почти необходимого показателя. От электродов, расположенных под определенным восстанавливающим потенциалом, микробы могут «вытягивать» энергию в виде электронов в свои клетки. Информация об этой энергии появляется на экране компьютера как увеличение электрического тока. Поскольку электрохимическую активность можно контролировать, этот метод можно использовать для поддержания правильных условий для оптимального микробного поведения.
Другая часть технологии использует электрохимический импеданс (сопротивление электрохимической системы протекающему через нее переменному току), чтобы следить за ростом микроорганизмов в течение всего цикла роста. Таким образом, состояние микробной культуры можно определить с помощью эквивалентной электрической цепи. Эквивалентная схема затем может использоваться для согласования данных импеданса и предоставления ценной информации о культуре – о ее физиологическом статусе. Такой подход дает значительный потенциал для снижения аналитических затрат, а также для автоматизации биопроцессов.
[Фото: НАЦИОНАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ РЕКИ САВАННЫ]
