Pesquisadores do Laboratório de Eletrônica Orgânica, Linköping University, junto com colegas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley em Berkeley, Califórnia, desenvolveu um método que aumenta a intensidade do sinal das células eletroquímicas microbianas em até vinte vezes. O segredo é um filme com uma bactéria incorporada:Shewanella oneidensis.

Adicionar bactérias a sistemas eletroquímicos é freqüentemente um meio ambientalmente sensível para converter energia química em eletricidade. As aplicações incluem purificação de água, bioeletrônica, biossensores, e para a colheita e armazenamento de energia em células de combustível. Um problema que a miniaturização dos processos encontrou é que uma alta intensidade de sinal requer grandes eletrodos e um grande volume de líquido.

Pesquisadores da Linköping University, junto com colegas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley em Berkeley, Califórnia, EUA, desenvolveram agora um método no qual incorporam a bactéria eletroativa Shewanella oneidensis em PEDOT:PSS, um polímero eletricamente condutor, em um substrato de feltro de carbono.

Os pesquisadores chamam o resultado de um "filme multicamadas condutoras de bactérias compostas, "abreviado como MCBF. A análise microscópica do filme mostra uma estrutura intercalada de bactérias e polímeros condutores que podem ter até 80 µm de espessura, muito mais espesso do que poderia ser sem essa técnica específica.

"Nossos experimentos mostram que mais de 90% das bactérias são viáveis, e que o MCBF aumenta o fluxo de elétrons no circuito externo. Quando nosso filme é usado como ânodo em células eletroquímicas microbianas, a corrente é 20 vezes maior do que quando se usa ânodos não modificados, e permanece assim por pelo menos vários dias, "diz Gábor Méhes, pesquisador da Linköping University e um dos principais autores do artigo científico publicado recentemente em Relatórios Científicos .

O trabalho anterior foi testado, entre outras coisas, nanotubos de carbono para aumentar a área de superfície no ânodo, mas os resultados foram ruins.

A possibilidade de acoplar processos biológicos com sinais elétricos legíveis também é valiosa, por exemplo, para sensores ambientais que requerem tempos de resposta rápidos, baixo consumo de energia, e a capacidade de usar muitos receptores diferentes. Pesquisadores demonstraram recentemente como usar Shewanella oneidensis para produzir correntes elétricas em resposta ao arsênico, arabinose (um tipo de açúcar) e ácidos orgânicos, entre outros.

"Esta tecnologia representa um tipo de" eletrodo vivo "onde o material do eletrodo e as bactérias são amalgamados em um único biofilme eletrônico. À medida que descobrimos mais sobre o papel essencial que as bactérias desempenham em nossa própria saúde e bem-estar, esses eletrodos vivos provavelmente se tornarão ferramentas versáteis e adaptáveis ​​para o desenvolvimento de novas formas de tecnologias e terapias bioeletrônicas, "diz Daniel Simon, pesquisador principal em Bioeletrônica Orgânica do Laboratório de Eletrônica Orgânica.