Создан опытный образец устройства, производящего электричество с помощью бактерий

Новости МирТесен

Немецкие ученые представили «биогибридный композит», который позволяет напрямую извлекать электрические заряды из бактериальных клеток.

Морские Shewanella oneidensis широко известныОни описывают эти организмы как «микроорганизмы, использующие электроэнергию». Фактически, данные микробы способны получать и применять свободные электроны для восстановления оксидов металлов. С момента выявления их необычных свойств специалисты постоянно стремятся преобразовать этих бактерий в источники экологически безопасной энергии.

Практическая реализация сбора зарядов с отдельных живых и подвижных клеток оказалась сложной задачей. Первый прототип устройства, способного на это, был разработан совсем недавно. Команда Кристофа Нимейера из Технологического института Карлсруэ (KIT) представила свою разработку в статье, опубликованной в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Для утилизации «сверхспособностей» S. oneidensisСпециалисты разработали сложную структуру на основе гидрогеля – жидкости, содержащей углеродные нанотрубки и сферические кремниевые частицы в форме шаров. Эти компоненты связаны между собой длинными молекулами ДНК.

По результатам лабораторных исследований выяснилось, что данные структуры обладают свойством притягивать S. oneidensis, но не другим видам бактерий. Микроорганизмы равномерно распределились по всему объему материала, тогда как, к примеру, эшерихии коли лишь прикреплялись к его внешней стороне. Исследователи утверждают, что созданный «биогибридный композит» сохранял свою целостность в течение нескольких суток и обладал способностью проводить электрический ток.

Углеродные нанотрубки функционировали как электрод – плотно переплетенная сеть микроскопических волокон, которая позволяла извлекать заряженные частицы с поверхности клеток, задерживающихся в этой сети. Управление работой данной системы осуществлялось посредством ферментов, разрушающих ДНК в композите и мгновенно прекращающих его электрохимические процессы.

«Совокупность этих факторов указывает на возможность использования подобных материалов не только в смежных областях – например, для разработки инновационных биосенсоров, биореакторов и топливных ячеек», — резюмирует Кристоф Нимейер.