Μικροβιακά «cyborgs»- βακτήρια που συνδυάζονται με ηλεκτρονικές συσκευές- θα ήταν χρήσιμα σε κυψέλες καυσίμου, βιοαισθητήρες και βιοαντιδραστήρες, ωστόσο σε πρώτη φάση απαιτείται η ανάπτυξη υλικών που θα μπορούν να «εκτρέφουν»/ «καλλιεργούν» μικρόβια και παράλληλα θα συλλέγουν ελεγχόμενα τον ηλεκτρισμό ή άλλους πόρους που παράγουν.
Ερευνητές αναφέρουν στο ACS Applied Materials & Interfaces πως ανέπτυξαν ένα τέτοιο υλικό, που τους επέτρεψε να δημιουργήσουν ένα προγραμματίσιμο «βιοϋβριδικό» σύστημα που αξιοποιεί ηλεκτρόνια από βακτήρια που παράγουν ηλεκτρισμό (εξωηλεκτρογόνα).
Αντίθετα με άλλα βακτήρια, τα εξωηλεκτρογόνα βακτήρια μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρόνια ανά την εξωτερική τους μεμβράνη, στο έξω τμήμα του κυττάρου τους. Επιστήμονες προσπαθούσαν να «δαμάσουν» αυτόν τον ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας διάφορα υλικά για στείλουν τα ηλεκτρόνια σε ένα ηλεκτρόδιο. Ωστόσο μέχρι τώρα τα αγώγιμα υλικά που υποστηρίζουν την ανάπτυξη βακτηρίων είτε δεν ήταν ιδιαίτερα αποδοτικά είτε δεν προγραμματίζονταν εύκολα για τον έλεγχο του ηλεκτρικού ρεύματος.
Ο Κριστόφ Νιεμάγερ και συνάδελφοί του ήθελαν να αναπτύξουν ένα νανοσυνθετικό υλικό που υποστηρίζει την ανάπτυξη εξωηλεκτρογόνων ενώ παράλληλα επιτρέπει την ελεγχόμενη κίνηση του ηλεκτρισμού.
Σε αυτό το πλαίσιο, οι ερευνητές έφτιαξαν ένα πορώδες υδροτζέλ που αποτελείται από νανοσωλήνες άνθρακα και νανοσωματίδια πυριτίου, «δεμένα» μέσω νημάτων DNA. Σε αυτό το «ικρίωμα» πρόσθεσαν βακτήρια, μαζί ένα υγρό διάλυμα για την παροχή θρεπτικών ουσιών στα μικρόβια.
Το υλικό αυτό επέτρεπε την αποτελεσματική κίνηση των ηλεκτρονίων που παράγονται από τα βακτήρια σε ένα ηλεκτρόδιο. Τα βακτήρια αναπτύχθηκαν καλά στο υλικό, διεισδύοντας πλήρως σε αυτό. Για να διακόπτουν τη ροή του ηλεκτρισμού, οι ερευνητές πρόσθεσαν ένα ένζυμο που «χτυπούσε» τα νήματα του DNA, κάνοντάς το να αποσυναρμολογείται. Η αγωγιμότητα και άλλες ιδιότητες του υλικού θα μπορούσαν επίσης να τροποποιηθούν ανάλογα με το μέγεθος και την αλληλουχία των τμημάτων DNA, που συγκρατούν το «ικρίωμα», σύμφωνα με τους ερευνητές.
