供电的细菌微生物机器人

现在的电（diàn）子（zǐ）设备（bèi）仍然是（shì）由无生命的材料制（zhì）成（chéng）的。然而，有一（yī）天（tiān），"微生物机（jī）器（qì）人（rén） "可能会被用于燃料电池（chí）、生物（wù）传感器或生物（wù）反应器中。卡尔（ěr）斯鲁厄理（lǐ）工学院（KIT）的科学家们通过开发（fā）一（yī）种由纳米复合材料和产生电子的Shewanella oneidensis细（xì）菌组成（chéng）的可（kě）编程生物混合系统，为微（wēi）生（shēng）物机（jī）器人创（chuàng）造（zào）了必要的前（qián）提条（tiáo）件（jiàn）。该材料（liào）作为细（xì）菌的支架，同（tóng）时还能（néng）传导微生物产生的电（diàn）流。该研究结果发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。

Shewanella oneidensis细菌属于（yú）所谓的外电性细菌。这些（xiē）细菌可以在新（xīn）陈代（dài）谢过程中产生电子（zǐ），并将其（qí）输送到细（xì）胞外部。然而，由（yóu）于生物体和电极的相互作用受（shòu）到限制，这种电的使用（yòng）一直受到限制。与传统（tǒng）电（diàn）池不同的是，这种 "有（yǒu）机电池 "的材（cái）料不仅（jǐn）要（yào）将电子传（chuán）导到电极上，还要将尽可能多的细菌与这个电极（jí）进行（háng）最佳连接。到目前为止，能（néng）够嵌（qiàn）入细（xì）菌的导（dǎo）电材料都是低（dī）效的，否则（zé）无法控制电（diàn）流。

现在，Christof M. Niemeyer教（jiāo）授的团队已经成功地（dì）开发出了一种纳米复合材料（liào），这种纳米复合材料能够支持外生细菌的生长，同时还能以可控（kòng）的方（fāng）式传导电（diàn）流（liú）。"我们制作了一（yī）种多孔水凝胶，由（yóu）碳纳米管和二氧化硅纳米颗粒组（zǔ）成的多（duō）孔水凝胶由DNA股交（jiāo）织而成，"Niemeyer说。然（rán）后，研究小组（zǔ）在（zài）支架上添加了Shewanella oneidensis细菌（jun1）和液体营养介（jiè）质（zhì）。而这种（zhǒng）材料（liào）和微生（shēng）物的组合起了作（zuò）用。

"Shewanella oneidensis在导电材料中的培养（yǎng）表（biǎo）明，外电性细菌会在支架上沉淀，而（ér）其他（tā）细菌（jun1），如大（dà）肠杆（gǎn）菌，则留在（zài）基体表面，"微生物学家Johannes Gescher教授解释（shì）说（shuō）。此外，研究小组证明，随着沉淀（diàn）在（zài）导电合成基（jī）体上的细菌细胞数（shù）量的（de）增加，电流也会增（zēng）加。这（zhè）种生物（wù）混（hún）合基体在数天内保持稳定，并表现出（chū）了电化学活性（xìng），这证实了这种合成基（jī）体可以有效地将细菌产（chǎn）生的电子传导（dǎo）到电极上。

这样的系统不仅要有导电性，还必须能够控制（zhì）这个过程。这一点在实验中得到了实现。为（wéi）了关闭电流，研究（jiū）人员在实验中加入了一种能切割DNA链（liàn）的酶，结果是复合体被（bèi）分解。

"据我们所知，现在已（yǐ）经（jīng）首次（cì）描述了这（zhè）样一种复杂（zá）的、功能性的生（shēng）物杂交（jiāo）材料。总（zǒng）的来说，我们的研（yán）究结果表（biǎo）明，这种材料的潜在应用甚至可能超越微生（shēng）物生物传感器、生物反应器和燃料电（diàn）池系统，"Niemeyer强调说。