Elektroniniai prietaisai gaminami iš negyvų medžiagų, tačiau ateityje mikrobiniai gyviai gali būti naudojami elektros energijos elementuose, bio jutikliuose ar bio reaktoriuose. Panaudojimas gali būti labai platus, nuo elementarių elektros baterijų iki bio reaktorių kolonizuojant Marsą.
Vokietijoje „Karlsrūhės technologijos instituto“ (KIT) mokslininkai sukūrė bandomąją programuojamą biohibridinę sistemą, susidedančią iš nano kompozito ir „Shewanella oneidensis“ bakterijos, išskiriančios elektronus, dėl ko yra gaminama elektra. Medžiaga yra karkaso dalis bakterijų kolonijai ir tuo pačiu metu perduoda mikrobų pagamintą srovę.
„Shewanella oneidensis“ bakterija priklauso eksoelektrogeninėms bakterijoms. Tai ne pirmas kartas, kai bandoma panaudoti šias bakterijas. Tiesa, anksčiau viskas apsiribodavo teoriniais skaičiavimais. Šios bakterijos metabolizmo procese gali gaminti laisvus elektronus ir pernešti juos į ląstelės išorę. Tačiau šio tipo elektros energijos panaudojimą iki šiol apsunkino ribota organizmų ir elektrodų sąveika. Priešingai nei įprasti akumuliatoriai, šios „organinės baterijos“ medžiaga ne tik turi perduoti elektronus elektrodui, bet ir optimaliai bei stabiliai prijungti kuo daugiau bakterijų prie šio elektrodo. Iki šiol laidžios medžiagos, į kurias galima įterpti bakterijas, buvo neefektyvios arba buvo neįmanoma valdyti generuojamos elektros srovės.
Bakterijos (žalia) yra įterptos į terpę, sudarytą iš anglies nanovamzdelių (pilka) ir silicio dioksido nanodalelių (violetinė), susipynusių su DNR (mėlyna).
Profesoriaus Christof M. Niemeyer komandai pavyko sukurti nano kompozitą, kuris palaiko eksoelektrogeninių bakterijų dauginimąsi ir tuo pačiu padeda kontroliuoti išgaunamos elektros srovės kryptį. „Mes pagaminome porėtą hidrogelį, kurį sudaro anglies nano vamzdeliai ir silicio dioksido nanodalelės, susipynusios DNR grandinėmis“, – sako Niemeyeris. Tada mokslininkų grupė į sukurtą karkasą pridėjo „Shewanella oneidensis“ bakteriją ir užpildė skysta maistine terpe. Komanda įrodė, kad elektronų srautas padidėjo, kai vis daugiau bakterijų įsikurdavo ant sukurtos sintetinės matricos. Šis biohibridinis kompozitas keletą dienų išliko stabilus ir pasižymėjo elektrocheminiu aktyvumu, o tai patvirtina, kad kompozitas gali efektyviai pernešti bakterijų pagamintus elektronus į elektrodą.
Tokia sistema turi būti ne tik laidi elektros srovei, ji taip pat turi suteikti galimybę valdyti visą procesą. Norėdami išjungti srovę, tyrėjai į užpildytą terpę pridėjo fermentą, kuris išardė konkrečias DNR grandines, kompozitas suiro ir elektros srovė nustojo tekėjusi. Šis eksperimentas įrodė, kad keičiant DNR, galima valdyti elektros srovės tankį.
