卡尔斯鲁厄理工学院 细菌(绿色)嵌入由碳纳米管(灰色)和二氧化硅纳米粒子(紫色)与脱氧核糖核酸(蓝色)交织而成的复合材料中
(图片:尼迈耶实验室，KIT)学分:图片:尼迈耶实验室，KIT 电子设备仍然是由没有生命的材料制成的
然而，有一天，“微生物半机械人”可能会被用于燃料电池、生物传感器或生物反应器
卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的科学家通过开发一种可编程的生物混合系统创造了必要的先决条件，该系统由纳米复合材料和产生电子的单叉希瓦氏菌组成
这种材料作为细菌的支架，同时传导微生物产生的电流
该发现发表在美国化学学会应用材料与界面杂志上
希瓦氏菌属属于所谓的外生电细菌
这些细菌可以在代谢过程中产生电子，并将它们输送到细胞外部
然而，这种类型的电的使用一直受到生物体和电极的受限相互作用的限制
与传统电池相反，这种“有机电池”的材料不仅要将电子传导到电极上，而且要将尽可能多的细菌最佳地连接到该电极上
到目前为止，可以嵌入细菌的导电材料效率很低，或者无法控制电流
克里斯托弗·米教授的团队
尼迈耶现在已经成功地开发出一种纳米复合材料，这种纳米复合材料支持外生电细菌的生长，同时以可控的方式传导电流
“我们生产了一种多孔水凝胶，由碳纳米管和二氧化硅纳米粒子交织而成，”尼迈耶说
然后，该小组将单叉希瓦氏菌和液体培养基添加到支架上
这种材料和微生物的结合产生了效果
微生物学家约翰尼斯·格舍尔教授解释说:“在导电材料中培养希瓦氏菌属，证明了外生电细菌附着在支架上，而其他细菌，如大肠杆菌，则留在基质表面。”
此外，研究小组证明了电子流量随着附着在导电合成基质上的细菌细胞数量的增加而增加
这种生物杂化复合材料保持稳定数天并显示出电化学活性，这证实了该复合材料可以有效地将细菌产生的电子传导到电极
这样的系统不仅必须是导电的，还必须能够控制过程
这是在实验中实现的:为了切断电流，研究人员添加了一种切割DNA链的酶，结果复合物被分解
“据我们所知，这样一种复杂的、功能性的生物杂交材料现在已经被首次描述
总之，我们的结果表明，这种材料的潜在应用甚至可能超越微生物生物传感器、生物反应器和燃料电池系统，”尼迈耶强调说
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