Des développeurs allemands ont fait la démonstration d'un "composite biohybride" qui permet la collecte directe de charges électriques à partir de cellules bactériennes.
Marine Shewanella oneidensis est largement connue sous le nom de « bactéries qui se nourrissent d'électricité ». En effet, ces microbes sont capables d'obtenir et d'utiliser directement des électrons libres pour réduire les oxydes métalliques. Il n'est pas surprenant que depuis la découverte de leurs capacités uniques, les scientifiques n'aient pas abandonné leurs tentatives pour transformer ces bactéries en sources vivantes d'énergie électrique "propre".
Malheureusement, dans la pratique, il s'est avéré assez difficile d'apprendre à percevoir les charges des cellules individuelles, vivantes et mobiles. Le premier prototype d'un appareil capable d'effectuer une telle tâche n'est apparu que récemment. Ses développeurs - l'équipe de Christof Niemeyer du Karlsruhe Institute of Technology (KIT) - ont présenté le projet dans un article publié dans ACS Applied Materials & Interfaces.
Pour utiliser les "superpouvoirs" de S. oneidensis, les scientifiques ont assemblé une base composite - un hydrogel rempli de liquide composé de nanotubes de carbone et de chaînes de nanoparticules de silicium sphériques entrelacées avec de longs brins d'ADN.
Des expériences en laboratoire ont montré que de telles structures attirent S. oneidensis, mais pas d'autres bactéries. Ils ont peuplé le composite sur toute sa profondeur - alors que, par exemple, E. coli n'était que soigneusement fixé à la surface. Selon les scientifiques, le "composite biohybride" est resté stable pendant au moins plusieurs jours. Ce faisant, il a conduit l'électricité.
Les nanotubes de carbone agissaient comme une électrode constituée d'un réseau dense de filaments minces entrelacés et permettaient de collecter des particules chargées à la surface des cellules qui s'y enchevêtraient. Les scientifiques ont pu réguler le travail d'un tel système à l'aide d'enzymes qui coupent l'ADN dans le composite, arrêtant rapidement son activité électrochimique.
« Dans l'ensemble, cela montre que des matériaux potentiellement similaires peuvent trouver des applications en dehors des domaines immédiats, tels que la création de nouveaux biocapteurs, bioréacteurs et piles à combustible », résume Christoph Niemeyer.