Микрокиборги на базе бактерий могут заменить традиционные аккумуляторы
Используемое человечеством электричество в основном генерируется при помощи технологий, основанных на возобновляемых или химических источниках энергии. Между тем существуют целые классы существ, способных вырабатывать электроэнергию в результате метаболизма. Немецкие специалисты научились использовать бактерии в качестве источников питания.
Многие живые организмы способны производить электричество для охоты, защиты, поиска пищи и многих других целей. Использовать угрей в промышленных масштабах для добычи электричества невозможно. Однако остаются экзоэлектрогенные бактерии, которые естественным образом производят электроны в ходе метаболических процессов. Ранее считалось, что подобное электричество невозможно контролировать и улавливать на электроде.
Команда исследователей из Технологического института Карлсруэ (KIT) в Германии использовала анаэробных бактерий класса Shewanella oneidensis, превратив их в микроскопических киборгов, производящих электричество. В качестве ловушки использовался пористый гидрогель, состоящий из углеродных нанотрубок и наночастиц кремнезема, переплетенных нитями ДНК. Эти нанокомпозитные материалы оказываются очень привлекательными для экзоэлектрогенных бактерий, что привело к их оседанию на ловушке.
В настоящий момент удалось заставить бактерии выступать в качестве проводника в течение нескольких часов и производить электрохимическую активность, которая может быть захвачена электродом. Кроме того, после добавления фермента, который разрезает нити ДНК, ученые смогли начать контролировать этот процесс.
«Насколько нам известно, такой сложный функциональный биогибридный материал был описан впервые. В целом наши результаты показывают, что потенциальное применение таких материалов может даже выходить за рамки микробных биосенсоров, биореакторов и систем топливных элементов», - рассказали исследователи.
По мнению ученых, такие крошечные топливные элементы на базе бактерий однажды смогли бы питать смартфоны и другие мобильные устройства.
