Dispositivos eletrônicos ainda são feitos de materiais sem vida. Um dia, Contudo, "ciborgues microbianos" podem ser usados ​​em células de combustível, biossensores, ou biorreatores. Cientistas do Karlsruhe Institute of Technology (KIT) criaram o pré-requisito necessário ao desenvolver um programa programável, sistema biohíbrido constituído por um nanocompósito e a bactéria Shewanella oneidensis que produz elétrons. O material serve de suporte para as bactérias e, ao mesmo tempo, conduz a corrente produzida microbianamente. As descobertas são relatadas em Materiais e interfaces aplicados ACS .

A bactéria Shewanella oneidensis pertence às chamadas bactérias exoeletrogênicas. Essas bactérias podem produzir elétrons no processo metabólico e transportá-los para o exterior da célula. Contudo, o uso desse tipo de eletricidade sempre foi limitado pela interação restrita de organismos e eletrodos. Ao contrário das baterias convencionais, o material desta "bateria orgânica" não tem apenas que conduzir elétrons a um eletrodo, mas também para conectar o máximo possível de bactérias a este eletrodo. Até aqui, materiais condutores nos quais as bactérias podem ser incorporadas foram ineficientes ou impossível controlar a corrente elétrica.

A equipe do Professor Christof M. Niemeyer conseguiu agora desenvolver um nanocompósito que suporta o crescimento de bactérias exoeletrogênicas e, ao mesmo tempo, conduz a corrente de forma controlada. “Produzimos um hidrogel poroso que consiste em nanotubos de carbono e nanopartículas de sílica entrelaçadas por fitas de DNA, "Niemeyer diz. Então, o grupo adicionou a bactéria Shewanella oneidensis e um meio nutriente líquido ao andaime. E essa combinação de materiais e micróbios funcionou.

"O cultivo de Shewanella oneidensis em materiais condutores demonstra que bactérias exoeletrogênicas se instalam no andaime, enquanto outras bactérias, como Escherichia coli, permanecem na superfície da matriz, ", explica o microbiologista, o professor Johannes Gescher. Além disso, a equipe provou que o fluxo de elétrons aumentou com um número crescente de células bacterianas estabelecendo-se no condutor, matriz sintética. Este compósito biohíbrido permaneceu estável por vários dias e exibiu atividade eletroquímica, o que confirma que o composto pode conduzir com eficiência os elétrons produzidos pelas bactérias para um eletrodo.

Esse sistema não precisa apenas ser condutor, também deve ser capaz de controlar o processo. Isso foi alcançado no experimento:Para desligar a corrente, os pesquisadores adicionaram uma enzima que corta as fitas de DNA, como resultado o composto é decomposto.

"Até onde sabemos, tão complexo, o material biohíbrido funcional foi agora descrito pela primeira vez. Completamente, nossos resultados sugerem que as aplicações potenciais de tais materiais podem se estender além dos biossensores microbianos, biorreatores, e sistemas de células de combustível, "Niemeyer enfatiza.