Микробная киборгов: поставка бактерий

Электронных устройств по-прежнему производится из неживых материалов. Однажды, правда, «микробная киборгов» может быть использован в топливных элементах, биосенсоры, или биореакторы. Ученые института Карлсруэ (Kit) создали необходимые предпосылки к разработке программируемые, системы biohybrid, состоящего из нанокомпозитных и Shewanella oneidensis бактерия, которая производит электроны. Материал служит в качестве каркаса для бактерий и, в то же время, проводит микробные производства тока. Результаты заносятся в АСУ, применяемых материалов и интерфейсов.

Бактерия Shewanella oneidensis принадлежит к так называемым exoelectrogenic бактерий. Эти бактерии могут производить электроны в процессе обмена веществ и транспортировки их в клетки наружных. Тем не менее, использование этого типа электричество всегда было ограничено ограниченное взаимодействие организмов и электрода. В отличие от обычной батареи, материал этого «органические батареи» не только поведение электронов к электроду, но и оптимально соединить как можно больше бактерий на этот электрод. До сих пор проводящие материалы, в которых бактерии могут быть внедрены уже неэффективно или невозможно контролировать электрический ток.

Команда профессора Кристофа М. Нимейер преуспел в разработке нанокомпозитных, что поддерживает рост exoelectrogenic бактерий и, в то же время, проводит ток в контролируемым образом. «Мы произвели пористого гидрогеля, который состоит из углеродных нанотрубок и наночастиц кремнезема переплетенных нитей ДНК», — говорит Нимейер. Затем, группа добавила бактерии Shewanella oneidensis и жидкой питательной среде на эшафот. И это сочетание материалов и микробов работал. «Культивирование Shewanella oneidensis в электропроводных материалов показывает, что exoelectrogenic бактерии поселяются на эшафоте, в то время как другие бактерии, такие как кишечная палочка, остаются на поверхности матрицы,» микробиолог профессор Йоханнес Гешер объясняет. Кроме того, команды доказали, что поток электронов увеличивается с увеличением количества бактериальных клеток, оседающих на проводящей синтетической матрицы. Это biohybrid композитных остается стабильным в течение нескольких дней и выставлены электрохимической активностью, которая подтверждает, что композит может эффективно проводить электроны, вырабатываемые бактериями в качестве электрода.

Такая система не только должна быть токопроводящей, она также должна иметь возможность контролировать процесс. Это было достигнуто в эксперименте: чтобы выключить ток, исследователи добавили фермент, который разрезает ДНК, в результате которой смесь разлагается.

«Насколько нам известно, такой сложной, функциональной biohybrid материалы были описаны впервые. В целом, наши результаты позволяют предположить, что возможности применения таких материалов может даже выходить за пределы микробных биосенсоров, биореакторы, и топливных систем,» Нимейер подчеркивает.

сделать разницу: спонсорские возможности