Дослідники з Технологічного інституту Карлсруе (KIT) в Німеччині розробляють «мікробних кіборгів», які генерують корисну електроенергію, комбінуючи бактерії Shewanella oneidensis з нанокомпозитним матеріалом.
Сьогодні всі електричні пристрої - це тільки техніка, що живиться від безжиттєвих батарей та інших джерел енергії. Однак якщо нова концепція буде доведена до практичної стадії, ми зможемо побачити біосенсори і крихітні паливні елементи, а одного разу навіть смартфони тощо, що працюють на електриці, що поставляється мікроскопічними кіборгами.
Як може підтвердити кожен, хто мав нещастя доторкнутися до електричного угрю, живі організми можуть генерувати дивовижну кількість електрики.
Це відноситься не тільки до риб, але і навіть на мікробному рівні до деяких видів бактерій. Ці екзоелектрогенні бактерії природним чином виробляють електрони в рамках своїх метаболічних процесів, які потім мігрують на зовнішню поверхню одноклітинного організму. Проблема в тому, що цю електрику дуже важко контролювати або навіть вловлювати на електроді.
Команда дослідників KIT, очолювана професором Крістофом М. Німейєром, створила каркас для бактерій Shewanella oneidensis, що складається з пористого гідрогелю, що складається з вуглецевих нанотрубок і наночастинок кремнезему, переплетених нитками ДНК.
Цей нанокомпозитний каркас виявляється дуже привабливим для екзоелектрогенних бактерій, змушуючи їх осідати на ньому, в той час як інші види, такі як кишкова паличка, цього не роблять.
За словами вчених, цей каркас не тільки підтримує бактерії протягом декількох днів, але і діє як провідник, виробляючи електрохімічну активність, яку можна вловити за допомогою електрода. Крім того, додавши фермент, який розрізає нитки ДНК, вчені можуть контролювати цей процес.
«Наскільки нам відомо, такий складний, функціональний біогібридний матеріал зараз описаний вперше», - каже Крістоф Німейєр. "В цілому, наші результати показують, що потенційні області застосування таких матеріалів можуть навіть виходити за рамки мікробних біосенсорів, біореакторів і систем паливних елементів.
Дослідження було опубліковано в журналі ACS Applied Materials & Interfaces.