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本文聚焦本土微藻 - 细菌聚生体（IMBC）产生的胞外聚合物（EPS）。综述了其成分、理化性质及功能动态的表征方法，指出传统技术的局限，介绍新兴技术，提出多学科框架，助力可持续生物修复、生物能源等领域发展。
引言
本土微藻 - 细菌聚生体（IMBC）合成的胞外聚合物（EPS）在诸多方面意义重大。它能提升废水处理效率，助力营养物质固存，还对生态系统稳定性起着关键作用。深入了解 EPS，对优化 IMBC 性能，推动可持续生物修复、生物能源以及循环资源回收等领域发展至关重要。
EPS 表征技术现状
- 比色法：可对 EPS 中的糖类、蛋白质等成分进行定量分析。通过特定的显色反应，依据颜色深浅来确定物质含量。例如，在测定 EPS 中多糖含量时，采用蒽酮 - 硫酸法，多糖与硫酸在加热条件下反应生成糠醛衍生物，再与蒽酮作用呈现蓝绿色，通过比色可得出多糖含量。这种方法操作相对简便，但特异性不强，易受其他物质干扰。
- 傅里叶变换红外光谱（FTIR）：用于分析 EPS 的化学官能团。不同的化学键或官能团在特定波长下会有特征吸收峰。比如，多糖中的 C - O - C 键在 1000 - 1200 cm-1有吸收峰，蛋白质中的酰胺键在 1600 - 1700 cm-1有特征吸收，从而判断 EPS 中各类成分的存在。不过，FTIR 对样品的纯度有一定要求，且难以区分结构相似的官能团。
- X 射线光电子能谱（XPS）：能确定 EPS 表面元素组成和化学状态。它通过测量样品发射的光电子能量，来分析元素种类及化学键的结合能。像分析 EPS 中碳、氮、氧等元素的含量和化学环境时，XPS 能提供详细信息。但该技术只能检测样品表面很薄一层，对样品制备要求较高。
- 扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）：SEM 用于观察 EPS 的表面形貌，可直观看到其微观结构，如丝状、颗粒状等形态特征；TEM 能深入观察 EPS 的内部超微结构，分辨率更高。不过，制样过程可能会改变 EPS 的原始结构，而且观察的视野有限，难以全面反映其整体特征。
- 共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）：可以在不破坏样品的情况下，对 EPS 进行三维成像，研究其在微藻 - 细菌聚生体中的分布情况。利用荧光标记，能清晰区分不同成分。但 CLSM 的荧光标记可能影响 EPS 的正常性质，且设备昂贵，操作复杂。
现有技术面临的挑战
尽管上述技术在研究 EPS 结构 - 功能关系上发挥了重要作用，但仍存在诸多挑战。在复杂的 IMBC 系统中，EPS 存在空间异质性，现有技术难以精确解析其在不同微环境中的差异。而且实时监测 EPS 的分泌动态也很困难，无法及时捕捉其随时间的变化。另外，在分子尺度上研究 EPS 与微生物之间的相互作用，现有方法也存在局限性。
新兴技术的潜力
- 膨胀显微镜（ExM）：能够对生物样本进行物理膨胀，将纳米级的结构放大到光学显微镜可分辨的尺度，实现纳米级分辨率的成像。在研究 EPS 时，能更清晰地观察其分子结构和与微生物的相互作用，且对样品的损伤较小。
- 电化学阻抗谱（EIS）：通过测量电化学系统的阻抗变化，可实时监测 EPS 在生物膜形成过程中的动态变化，了解其对电子传递的影响，为研究 EPS 的功能提供新视角。
- 整合多组学方法：结合基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等技术，从多个层面全面解析 IMBC 系统中 EPS 的合成机制、调控网络以及与微生物共生的关系，为深入理解 EPS 的功能提供更全面的数据支持。
多学科框架的提出
综合这些创新技术，提出一个多学科框架。利用这些技术的优势互补，深入解析 EPS 介导的微生物共生机制，优化 IMBC 的性能。在可持续生物修复中，更好地利用 EPS 去除污染物；在生物能源领域，提高生物质转化效率；在循环资源回收方面，实现资源的高效利用，推动相关领域的进一步发展。
