Elektroniikkaa ja bakteereja

Metallia hengittävät bakteerit voivat muuttaa elektroniikkaa, biosensoreita ja muuta tekniikkaa.

Kun Shewanella oneidensis -bakteeri "hengittää" tiettyjä metalli- ja rikkiyhdisteissä anaerobisesti eli ilman happea, se tuottaa materiaaleja, joita voidaan käyttää parantamaan elektroniikkaa, sähkökemiallista energian varastointia ja lääkkeiden annosteluvälineitä.

Tämän bakteerin kyky tuottaa molybdeenidisulfidia - materiaalia, joka pystyy siirtämään elektroneja helposti, kuten grafeeni - on tutkimuksen painopiste ryhmällä Rensselaerin ammattikorkeakoulun insinöörejä.

"Aiheella on potentiaalia, jos ymmärrämme tätä prosessia ja hallitsemme yksityiskohtia siitä, miten bakteerit valmistavat näitä ja muita materiaaleja", sanoi Shayla Sawyer, Rensselaerin sähkö-, tietokone- ja järjestelmätekniikan apulaisprofessori.

Tämä tutkimus on tärkeä askel kohti uuden sukupolven ravinneantureiden kehittämistä, joita voidaan käyttää järvissä ja muissa vesistöissä.

"Löydämme bakteereja, jotka ovat sopeutuneet erityisiin geokemiallisiin tai biokemiallisiin ympäristöihin ja ne voivat luoda joissain tapauksissa erittäin mielenkiintoisia ja uusia materiaaleja", sanoo tutkimusta johtanut James Rees. "Yritämme tuoda sen sähkötekniikan maailmaan.

Verrattuna muihin anaerobisiin bakteereihin, yksi asia, joka tekee Shewanella oneidensistä erityisen epätavallisen ja mielenkiintoisen, on se, että se tuottaa nanolankoja, jotka kykenevät siirtämään elektroneja.

"Se on omiaan luomaan kontaktin jo olemassa olevaan elektroniikkaan", Sawyer toteaa. "Joten, elävän maailman ja ihmisen tekemän maailman välinen rajapinta on kiehtova." Sawyer ja Rees havaitsivat myös, että koska niiden elektroniset olemukset voidaan kartoittaa ja seurata, bakteerien biokalvot voivat toimia myös tehokkaina ravintoaineantureina.

”Tämä uraauurtava työ bakteerikalvoja käyttämällä edustaa potentiaalia jännittävälle uudelle sukupolvelle ”eläviä antureita”, jotka muuttaisivat täysin kykymme havaita esimeriksi vesistöjen ylimääräiset ravinteet reaaliajassa.

Sawyer ja Rees suunnittelevat jatkavansa tutkimusta siitä, miten tätä bakteeria voidaan kehittää optimaalisesti hyödyntääkseen sen laajoja potentiaalisia sovelluksia.

”Saamme joskus tutkimuksen yhteydessä kysymyksen: Miksi bakteerit? Tai miksi tuoda mikrobiologia materiaalitieteeseen?” Rees sanoo. ”Biologialla on ollut niin pitkä aika keksiä materiaaleja kokeilemalla. Ihmistutkijoiden keksimät yhdistelmät ja uudet rakenteet ovat melkein tippa ämpärissä verrattuna siihen, mitä biologia on kyennyt tekemään."

Aiheesta aiemmin: Bakteerit johtimien tekijöinä