Mengidentifikasi Bakteri Penghasil Listrik

Mikroba disaring dengan teknik mikrofluida modern yang digunakan dalam pembangkit listrik.

Insinyur telah mengembangkan teknik mikrofluida (media untuk mendiagnosa penyakit) terkini. Metode baru ini dapat dengan cepat memproses sampel kecil bakteri dan mengukur sifat spesifik yang sangat berkorelasi dengan kemampuan bakteri untuk menghasilkan listrik.

Para ilmuwan mengatakan bahwa sifat ini, atau yang dikenal sebagai polarisasi, dapat digunakan untuk menilai aktivitas elektrokimia bakteri dengan cara yang lebih aman dan lebih efisien dibandingkan dengan teknik saat ini.

Hidup dalam kondisi ekstrem membutuhkan adaptasi kreatif. Untuk itu, spesies bakteri tertentu yang ada di lingkungan yang kekurangan oksigen, akan menemukan cara untuk bernapas yang tidak melibatkan oksigen.

Mikroba yang kuat ini, yang dapat ditemukan jauh di dalam ranjau, di dasar danau, dan bahkan di dalam usus manusia, telah mengembangkan bentuk pernapasan yang unik yang melibatkan pengeluaran dan pemompaan elektron. Dengan kata lain, mikroba ini sebenarnya dapat menghasilkan listrik.

Para ilmuwan dan insinyur sedang mengeksplorasi cara untuk memanfaatkan pembangkit listrik mikroba ini. Yakni untuk menjalankan sel bahan bakar dan memurnikan air limbah.

Tetapi menentukan sifat listrik mikroba telah menjadi tantangan. Sebab sel-selnya jauh lebih kecil dari sel mamalia dan sangat sulit tumbuh dalam kondisi laboratorium.

Sekarang insinyur MIT di Amerika Serikat, telah mengembangkan teknik mikrofluida yang dapat dengan cepat memproses sampel kecil bakteri dan mengukur sifat spesifik yang sangat berkorelasi dengan kemampuan bakteri untuk menghasilkan listrik.

Mereka mengatakan bahwa sifat ini, yang dikenal sebagai polarisasi, dapat digunakan untuk menilai aktivitas elektrokimia bakteri dengan cara yang lebih aman dan lebih efisien dibandingkan dengan teknik saat ini.

"Visinya adalah untuk memilih kandidat terkuat untuk melakukan tugas-tugas yang diinginkan manusia untuk dilakukan sel," kata Qianru Wang, seorang postdoc di Departemen Teknik Mesin MIT.

"Ada pekerjaan baru-baru ini menunjukkan mungkin ada kisaran bakteri yang jauh lebih luas yang memiliki sifat atau penghasil listrik," tambah Cullen Buie, profesor teknik mesin di MIT.

"Jadi, alat yang memungkinkanmu menyelidiki organisme itu bisa jauh lebih penting daripada yang kita duga. Bukan hanya segelintir mikroba yang bisa melakukan ini," tambah Cullen. Buie dan Wang telah mempublikasikan hasil mereka di Science Advance.

Bakteri yang menghasilkan listrik melakukannya dengan menghasilkan elektron di dalam sel mereka. Setelah itu, bakteri mentransfer elektron-elektron itu melintasi membran sel mereka melalui saluran kecil yang dibentuk oleh protein , dalam proses yang dikenal sebagai transfer elektron ekstraseluler, atau EET.

Teknik-teknik yang ada untuk menyelidiki aktivitas elektrokimia bakteri melibatkan menumbuhkan banyak sel dan mengukur aktivitas protein EET, sebuah proses yang cermat dan menghabiskan waktu.

Teknik lain membutuhkan pemecahan sel untuk memurnikan dan menyelidiki protein. Buie mencari metode yang lebih cepat, lebih tidak merusak untuk menilai fungsi listrik bakteri.

Selama 10 tahun terakhir, kelompoknya telah membangun chip mikrofluida yang diukir dengan saluran kecil, di mana mereka mengalirkan mikroliter-sampel bakteri.

Para peneliti termasuk Buie telah menggunakan dielektroforesis sehingga cepat menyortir bakteri sesuai dengan sifat umum, seperti ukuran dan spesies. Kali ini, Buie bertanya-tanya apakah teknik ini dapat menyaring aktivitas elektrokimia bakteri - properti yang jauh lebih halus?

"Pada dasarnya, orang menggunakan dielektroforesis untuk memisahkan bakteri yang berbeda seperti, katakanlah, katak dari burung, sedangkan kami mencoba membedakan antara saudara kodok - perbedaan yang lebih kecil," kata Wang.

Aktivitas elektrokimia

Dalam studi baru mereka, para peneliti menggunakan pengaturan mikrofluidik mereka untuk membandingkan berbagai strain bakteri. Yakni masing-masing dengan aktivitas elektrokimia yang diketahui berbeda.

Strain tersebut termasuk "tipe liar" atau strain alami bakteri yang secara aktif menghasilkan listrik dalam sel bahan bakar mikroba. Beberapa strain juga telah direkayasa secara genetik oleh para peneliti.

Secara umum, tim bertujuan untuk melihat apakah ada korelasi antara kemampuan listrik bakteri dan bagaimana perilakunya. nik/berbagai sumber/E-6