剪切应力对微生物燃料电池中电活性生物膜特性和性能的影响
Alexiane Godain1, Timothy M Vogel2, Pascal Fongarland3
1Univ Lyon, Ecole Centrale de Lyon, INSA Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS, Ampère, UMR5005, 69130, Ecully, France; Universite Claude Bernard Lyon 1, Laboratoire d'Ecologie Microbienne, UMR CNRS 5557, UMR INRAE 1418, VetAgro Sup, 69622, Villeurbanne, France.
Biosensors & bioelectronics
|November 9, 2023
概括
剪切应力显著影响微生物燃料电池 (MFC) 中的电活性生物膜,影响其生长,结构和电性能. 增加的剪切应力促进了特定电活性细菌 (EAB) 的丰富性,提高了生物膜覆盖率和功率密度.
科学领域:
- 生物电化学 生物电化学
- 微生物燃料电池 (MFC) 是一种微生物燃料电池.
- 生物膜工程 生物膜工程
背景情况:
- 电活性生物膜对于微生物燃料电池 (MFC) 的性能至关重要.
- 了解影响生物膜发育的因素是优化MFCs的关键.
- 剪切应力是微流体系统中的关键环境因素.
研究的目的:
- 研究剪切应力对MFC中电活性生物膜发育,结构和功能的作用.
- 在不同剪切应力条件 (1,5,10 mPa) 下比较生物膜演变.
- 分析生物膜的分类学和功能组成,以应对剪切应力.
主要方法:
- 使用多通道微流体MFC反应器来控制剪切应力.
- 采用16S rRNA基因和元基因组测序来进行分类学和功能分析.
- 使用光显微镜评估物理生物膜特性.
主要成果:
- 剪切应力显著影响了生物膜生长动力学,电性能和物理结构.
- 特定电活性细菌 (EAB) 的丰富性随着剪切应力的增加而增加.
- 功率密度与生物膜覆盖率呈现出强烈的线性关系,独立于EAB丰度.
结论:
- 剪切应力是塑造用于MFC应用的电活性生物膜的关键因素.
- 生物膜覆盖,而不是单独的微生物组成,对于发电至关重要.
- 需要进一步的研究,包括metaproteomics,以完全阐明细胞外电子转移机制.
