«Живые» батарейки
Немецкие ученые создали основу для появления источников питания на основе живых микроорганизмов.
«Микробные киборги», как их в шутку назвали разработчики, могут стать источником электричества для биосенсоров, биореакторов или работать в основе топливных ячеек. Все, что нужно живым источникам питания, – это вода и питательная среда.
О разработке первой в своем роде «живой» батареи сообщили ученые из Технологического института Карлсруэ (KIT). Исследователям давно были известны так называемые экзоэлектрогенные бактерии, которые в процессе обмена веществ (жизнедеятельности) вырабатывают электроны и транспортируют их к внешней стороне клеток. Проблемой было упорядочить движение электронов в «живой» батарее и обеспечить нормальную и управляемую жизнь колонии бактерий в батарейке.
Исследователям из KIT удалось разработать нанокомпозитный материал, который одновременно поддерживает рост экзоэлектрогенных бактерий и в то же время проводит ток контролируемым образом.
– Мы создали пористый гидрогель, который состоит из углеродных нанотрубок и наночастиц кремнезема, переплетенных нитями ДНК, – сказал руководитель проекта, профессор Кристоф М. Нимейер (Christof M. Niemeyer). – Затем в каркас добавили бактерии Shewanella oneidensis и жидкую питательную среду. И все заработало.
Эксперименты показали, что по мере роста колонии бактерий поток электронов увеличивался. Батарея оставалась стабильной несколько дней, в течение которых она проявляла электрохимическую активность. Ученые убедились, что композит может эффективно проводить электроны, производимые бактериями, к электроду. Более того, полученный таким образом элемент питания оказался программируемым. Чтобы его выключить, достаточно добавить в питательную среду для бактерий фермент, разрушающий молекулы ДНК.
