Los dispositivos electrónicos todavía están hechos de materiales sin vida. Un día, sin embargo, Los "cyborgs microbianos" podrían utilizarse en pilas de combustible, biosensores, o biorreactores. Los científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) han creado el requisito previo necesario mediante el desarrollo de un programable, Sistema biohíbrido formado por un nanocompuesto y la bacteria Shewanella oneidensis que produce electrones. El material sirve como andamio para las bacterias y, al mismo tiempo, conduce la corriente producida microbianamente. Los hallazgos se informan en Interfaces y materiales aplicados ACS .

La bacteria Shewanella oneidensis pertenece a las llamadas bacterias exoelectrogénicas. Estas bacterias pueden producir electrones en el proceso metabólico y transportarlos al exterior de la célula. Sin embargo, El uso de este tipo de electricidad siempre ha estado limitado por la interacción restringida de organismos y electrodos. Al contrario de las baterías convencionales, el material de esta "batería orgánica" no solo tiene que conducir electrones a un electrodo, sino también para conectar de manera óptima tantas bacterias como sea posible a este electrodo. Hasta aquí, los materiales conductores en los que se pueden incrustar bacterias han sido ineficaces o ha sido imposible controlar la corriente eléctrica.

El equipo del profesor Christof M. Niemeyer ha logrado desarrollar un nanocompuesto que apoya el crecimiento de bacterias exoelectrogénicas y, al mismo tiempo, Conduce la corriente de forma controlada. "Producimos un hidrogel poroso que consta de nanotubos de carbono y nanopartículas de sílice entrelazadas por hebras de ADN, "Niemeyer dice. Entonces, el grupo agregó la bacteria Shewanella oneidensis y un medio nutritivo líquido al andamio. Y esta combinación de materiales y microbios funcionó.

"El cultivo de Shewanella oneidensis en materiales conductores demuestra que las bacterias exoelectrogénicas se asientan en el andamio, mientras que otras bacterias, como Escherichia coli, permanecen en la superficie de la matriz, "explica el profesor microbiólogo Johannes Gescher. Además, El equipo demostró que el flujo de electrones aumentó con un número creciente de células bacterianas que se asentaron en el conductor, matriz sintética. Este compuesto biohíbrido se mantuvo estable durante varios días y exhibió actividad electroquímica, lo que confirma que el material compuesto puede conducir eficientemente los electrones producidos por las bacterias a un electrodo.

Un sistema de este tipo no solo tiene que ser conductor, también debe poder controlar el proceso. Esto se logró en el experimento:para apagar la corriente, los investigadores agregaron una enzima que corta las hebras de ADN, como resultado de lo cual se descompone el compuesto.

"Hasta donde sabemos, tan complejo, El material biohíbrido funcional se ha descrito ahora por primera vez. En total, Nuestros resultados sugieren que las aplicaciones potenciales de tales materiales podrían incluso extenderse más allá de los biosensores microbianos, biorreactores, y sistemas de pilas de combustible, "Enfatiza Niemeyer.