供电的细菌微生物机器人

现在的电（diàn）子设备仍然是由无（wú）生命的材料制成的（de）。然而，有（yǒu）一天，"微生物机器（qì）人 "可能会被（bèi）用（yòng）于（yú）燃料电池、生物传感（gǎn）器或生物反应器中（zhōng）。卡尔斯鲁（lǔ）厄（è）理工学院（KIT）的科（kē）学家们（men）通过开发（fā）一（yī）种由（yóu）纳（nà）米复合材料和产生（shēng）电子的Shewanella oneidensis细菌组成的（de）可编程生（shēng）物（wù）混合系统，为微生物机（jī）器人创造（zào）了必要（yào）的前提条件（jiàn）。该材料作为细菌的支（zhī）架，同时还能传导微生物（wù）产生的电（diàn）流。该研究结果发表在ACS Applied Materials & Interfaces上（shàng）。

Shewanella oneidensis细菌属于所（suǒ）谓的外电性细菌。这些细菌可以在新陈（chén）代谢过（guò）程中产生电子，并将（jiāng）其输送到（dào）细胞外部。然而，由于生物体和电极的相互作用受到限制，这（zhè）种电（diàn）的使用一直受（shòu）到限制。与传统（tǒng）电池不（bú）同的是，这种 "有机电（diàn）池 "的材料不仅要（yào）将（jiāng）电子传导到电极上，还（hái）要将尽可能多的（de）细菌与这个电（diàn）极（jí）进（jìn）行最佳连（lián）接。到目（mù）前为（wéi）止，能够嵌入细菌的导电材（cái）料都是（shì）低效的，否（fǒu）则（zé）无法控制（zhì）电流。

现在，Christof M. Niemeyer教（jiāo）授的团队已（yǐ）经成功地开发出（chū）了（le）一种纳（nà）米复合材料，这种纳米复（fù）合材（cái）料能（néng）够支持外生（shēng）细菌（jun1）的生长，同时还（hái）能以（yǐ）可控的方式传（chuán）导电流。"我（wǒ）们制作了一种多孔水凝胶（jiāo），由碳纳（nà）米管和二氧化硅纳米颗（kē）粒组成的多（duō）孔水凝胶由DNA股交（jiāo）织而成，"Niemeyer说。然后，研究小（xiǎo）组在（zài）支架（jià）上添加了Shewanella oneidensis细（xì）菌和液（yè）体营养介（jiè）质。而这（zhè）种材料（liào）和微生物的组合起了作用（yòng）。

"Shewanella oneidensis在导电材料（liào）中的培养表明，外电性细（xì）菌（jun1）会在支（zhī）架上沉淀，而其（qí）他细菌，如大（dà）肠杆菌，则（zé）留（liú）在基体表面，"微生物学家Johannes Gescher教授解释说。此外（wài），研究小组证明，随着（zhe）沉淀在导（dǎo）电（diàn）合成基体上的细菌细胞数（shù）量（liàng）的增加，电流也会增加（jiā）。这种生物混合基体在数（shù）天内保持稳定，并表现出了电化学活性，这证（zhèng）实（shí）了这种合成基体可以有（yǒu）效地（dì）将（jiāng）细（xì）菌产生（shēng）的电（diàn）子传导到电极上。

这样的系统不仅要有导电性，还必须能够控制这（zhè）个过程。这一点在实验中（zhōng）得到（dào）了实现。为（wéi）了关（guān）闭电流，研究人员（yuán）在实验（yàn）中加入（rù）了（le）一种能切（qiē）割（gē）DNA链的酶，结果是（shì）复合体被分解。

"据我们所知，现在已经首次描述了这样一种复杂的、功能性（xìng）的生物杂交材料。总的来说，我们的（de）研究（jiū）结果（guǒ）表（biǎo）明，这种材料的潜在应用甚至可能超（chāo）越微（wēi）生物生物传感器、生物反应（yīng）器和（hé）燃（rán）料电池系（xì）统，"Niemeyer强调说。