Stworzył grzyby bioniczne zdolne do pozyskiwania energii z bakterii i grafenu
Fantastyczne grzyby. Ich właściwości wykraczające poza wykorzystanie żywności są różnorodne. Nowe badanie, przeprowadzone przez naukowców ze Stevens Institute of Technology, umożliwiło ich wykorzystanie do produkcji energii.
Naukowcy użyli zwykłego pieczarki i uczynili go bionicznym, przeładowując go drukowanymi w 3D cyjanobakteriami, które wytwarzają elektryczność i grafen, który może zbierać prąd.
Eksperyment, który wydaje się pochodzić z bajki Alicji w Krainie Czarów, ale hybrydy są częścią szerszego wysiłku mającego na celu stworzenie nowych technologii przyjaznych dla środowiska.
„W tym przypadku nasz system - ten bioniczny grzyb - wytwarza energię elektryczną” - powiedział Manu Mannoor, profesor inżynierii mechanicznej w Stevens. „Poprzez integrację cyjanobakterii zdolnych do wytwarzania energii elektrycznej z materiałami w nanoskali zdolnymi do zbierania prądu, byliśmy w stanie uzyskać lepszy dostęp do wyjątkowych właściwości obu, ulepszyć je i stworzyć całkowicie nowy funkcjonalny system bioniczny”.
Zdolność cyjanobakterii do wytwarzania energii elektrycznej jest dobrze znana, jednak naukowcy ograniczyli ich wykorzystanie w systemach bioinżynieryjnych, ponieważ cyjanobakterie nie przeżywają długo na sztucznych powierzchniach. Naukowcy zastanawiali się, czy białe pieczarki, które naturalnie są siedliskiem bogatej mikroflory, mogły zapewnić odpowiednie środowisko - składniki odżywcze, wilgoć, pH i temperaturę - dla cyjanobakterii do produkcji energii elektrycznej przez dłuższy czas.
Tak było. Mannoor i doktorant Joshi wykazali, że komórki cyjanobakterii utrzymują się dłużej po umieszczeniu na czapce pieczarki.
„Grzyby zasadniczo służą jako podłoże środowiskowe o zwiększonych możliwościach odżywczych dla cyjanobakterii produkujących energię. Po raz pierwszy pokazaliśmy, że system hybrydowy może zawierać sztuczną współpracę lub sztuczną symbiozę między dwoma różnymi dziedzinami mikrobiologicznymi ”- powiedział Joshi.
Naukowcy użyli zautomatyzowanej drukarki 3D, aby najpierw wydrukować „elektroniczny atrament” zawierający grafen. Drukowana rozgałęziona sieć, która służy do zbierania energii elektrycznej na czapce grzyba. Możemy myśleć o tym jako o mieszance igieł, które wbijają się w pojedynczą komórkę, aby uzyskać dostęp do sygnałów elektrycznych w niej.
Następnie wydrukowali „biotusz” zawierający cyjanobakterie na kapeluszu grzyba w spiralnym wzorze, który przecina się z atramentem elektronicznym w wielu punktach kontaktu. W tych miejscach elektrony mogą przemieszczać się po zewnętrznych błonach cyjanobakterii do przewodzącej sieci grafenu.
„Dzięki tej pracy możemy wyobrazić sobie ogromne możliwości zastosowań biohybrydowych nowej generacji” - mówi Mannoor. „Na przykład niektóre bakterie mogą się zapalić, podczas gdy inne wyczuwają toksyny lub wytwarzają paliwo. Poprzez bezproblemową integrację tych drobnoustrojów z nanomateriałami, moglibyśmy potencjalnie stworzyć o wiele więcej niesamowitych biohybryd projektowych dla środowiska, obronności, opieki zdrowotnej i wielu innych dziedzin ”.
Badanie zostało opublikowane w Nano Letters.
Francesca Mancuso
