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利用发电细菌的力量来实现可编程的“生物杂种”

某天,微生物机器人(细菌与电子设备结合在一起)可能在燃料电池,生物传感器和生物反应器中有用。但是首先,科学家需要开发不仅可以培育微生物,而且还可以有效地,可控制地收获电力或其他资源的材料。现在,由ACS Applied Materials&Interfaces报道的研究人员已经开发出一种这样的材料,使他们能够创建可编程的“生物混合”系统,该系统传导来自产电(生电)细菌的电子。

与其他细菌不同,外生电子可以使电子穿过其外膜移动到细胞外部。科学家试图通过使用各种材料将电子传导到电极来利用这种电。然而,到目前为止,支持细菌生长的导电材料要么效率低下,要么不容易编程以控制电流。Christof Niemeyer及其同事希望开发一种纳米复合材料,该材料在控制电流的同时支持外生电子的生长。

研究人员制造了由碳纳米管和二氧化硅纳米颗粒组成的多孔水凝胶,由DNA链编织在一起。他们向该支架中添加了外生电细菌以及液体培养基,以向微生物提供营养。该材料有效地将细菌产生的电子传导到电极上。细菌在材料上生长良好,完全渗透。为了切断电源,研究人员添加了一种酶,该酶会切断DNA链,导致材料分解。研究人员说,还可以通过改变将支架固定在一起的DNA片段的大小和序列来定制材料的电导率和其他特性。

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