Vytvořené bionické houby schopné využívat energii bakterií a grafenu
Fantastické houby. Jejich vlastnosti, kromě použití v potravinách, jsou rozmanité. Nová studie, kterou provedli vědci ze Stevensova technologického institutu, umožnila jejich využití k výrobě energie.
Vědci použili obyčejný žampión a udělali jej bionickým, přetížili jej 3D tištěnými sinicemi, které generují elektřinu, a grafenem, který může sbírat proud.
Experiment, který, jak se zdá, vychází z pohádky Alenky v říši divů, ale hybridy jsou součástí širšího úsilí o vytvoření nových technologií šetrných k životnímu prostředí.
„V tomto případě náš systém - tato bionická houba - vyrábí elektřinu,“ řekl Manu Mannoor, profesor strojírenství ve Stevens. „Díky integraci sinic schopných vyrábět elektřinu s nanoměřítky schopnými sbírat proud jsme mohli lépe získat přístup k jedinečným vlastnostem obou, rozšířit je a vytvořit zcela nový funkční bionický systém.“
Schopnost sinic vyrábět elektřinu je dobře známa, vědci však omezili použití těchto mikrobů v systémech s bioinženýrstvím, protože sinice na umělých površích dlouho nepřežijí. Vědci si kladli otázku, zda houby bílé knoflíky, které přirozeně obsahují bohatou mikroflóru, mohly poskytnout správné prostředí - živiny, vlhkost, pH a teplotu - pro sinice, které by mohly produkovat elektřinu po delší dobu.
Tak to bylo. Mannoor a doktorand Joshi ukázali, že buňky sinic vydrží déle, když jsou umístěny na čepici žampionové houby.
"Houby v zásadě slouží jako substrát pro životní prostředí se zvýšenými schopnostmi výživy pro sinice produkující energii." Poprvé jsme ukázali, že hybridní systém může zahrnovat umělou spolupráci nebo umělou symbiózu mezi dvěma různými mikrobiologickými oblastmi, “ řekl Joshi.
Vědci použili robotickou 3D tiskárnu k prvnímu tisku „elektronického inkoustu“ obsahujícího grafen. Tištěná rozvětvená síť, která slouží ke sběru elektřiny na hřibové čepici. Můžeme si to představit jako směs jehel, které se drží v jedné buňce a mají přístup k elektrickým signálům v ní.
Dále vytiskli „bio-inkoust“ obsahující sinice na čepičku houby ve spirálovém vzoru, který se protíná s elektronickým inkoustem ve více bodech kontaktu. Na těchto místech se elektrony mohly pohybovat přes vnější membrány sinic do vodivé sítě grafenu.
"Díky této práci si můžeme představit ohromné příležitosti pro bio-hybridní aplikace nové generace," říká Mannoor. "Například některé bakterie se mohou rozsvítit, zatímco jiné snímají toxiny nebo produkují palivo." Bezproblémovou integrací těchto mikrobů s nanomateriály bychom mohli potenciálně vytvořit mnohem více úžasných biohybridů designu pro životní prostředí, obranu, zdravotnictví a mnoho dalších oborů. “
Studie byla publikována v Nano Letters.
Francesca Mancuso
