Udnyttelse af kraften fra elektricitetsproducerende bakterier til programmerbare biohybrider

En skønne dag, mikrobielle cyborger - bakterier kombineret med elektroniske enheder - kunne være nyttige i brændselsceller, biosensorer og bioreaktorer. Men først, videnskabsmænd skal udvikle materialer, der ikke kun nærer mikroberne, men også effektivt og kontrollerbart høste den elektricitet eller andre ressourcer, de laver. Nu, forskere, der rapporterer i ACS anvendte materialer og grænseflader har udviklet et sådant materiale, der gjorde dem i stand til at skabe et programmerbart "biohybrid" system, der leder elektroner fra elektricitetsproducerende (exoelektrogene) bakterier.

I modsætning til andre bakterier, exoelektrogener kan flytte elektroner over deres ydre membran til ydersiden af ​​deres celle. Forskere har forsøgt at udnytte denne elektricitet ved at bruge forskellige materialer til at lede elektronerne til en elektrode. Indtil nu, imidlertid, ledende materialer, der understøtter bakterievækst, har enten været ineffektive, eller ikke let programmerbar til at styre den elektriske strøm. Christof Niemeyer og kolleger ønskede at udvikle et nanokompositmateriale, der understøtter eksoelektrogenvækst, mens de leder elektricitet på en kontrolleret måde.

Forskerne lavede en porøs hydrogel bestående af kulstofnanorør og silicananopartikler, vævet sammen af ​​DNA-strenge. De tilføjede exoelektrogene bakterier til dette stillads, sammen med flydende dyrkningsmedium for at forsyne mikroberne med næringsstoffer. Materialet ledte effektivt elektronerne produceret af bakterierne til en elektrode. Bakterierne voksede godt på materialet, trænger fuldstændig ind i det. For at afbryde strømmen, forskerne tilføjede et enzym, der klippede DNA-strenge, får materialet til at skilles ad. Materialets ledningsevne og andre egenskaber kan også skræddersyes ved at variere størrelsen og sekvensen af ​​de DNA-fragmenter, der holder stilladset sammen, siger forskerne.