Благодаря 3D-печати ученые получили электричество из цианобактерий
В биоинженерной отрасли известна удивительная способность цианобактерий производить электричество — тем не менее, эти микробы плохо выживают на искусственных поверхностях, поэтому работа с ними в лаборатории ограничена.
Именно поэтому исследователи из Технологического института Стивенса в США решили использовать грибы, которые в природе часто служат местом обитания множества бактерий. Они изготовили «бионический гриб», выложив цианобактерии с помощью 3D-печати на шляпку гриба, где сохраняется влажная питательная среда с нужной кислотностью и температурой. Такие условия позволяют системе поддерживать производство электричества продолжительное время. Ученые также добавили наноматериалы для сбора электричества и получили совершенно новую функциональную биосистему.
Для разработки бионической системы исследователи использовали 3D-принтер на механическом манипуляторе для подачи «электронных чернил» с нанолентами из графена — они образовали сеть для сбора электричества из клеток цианобактерий. Затем ученые выложили слой «биочернил» с цианобактериями в форме спиралей, пересекающихся с предыдущей сеткой. Освещая шляпку гриба, можно запустить в цианобактериях процесс фотосинтеза и производства электричества.
Разработка ученых позволила не только продлить жизнь системам цианобактерий в лабораторных условиях, но и сделать ряд открытий. В частности, исследователи отметили, что количество производимого электричества зависит от плотности и расположения цианобактерий — чем ближе друг к другу они расположены, тем больше электричества производится. Благодаря 3D-печати удалось разместить цианобактерии максимально плотно и повысить их активность в восемь раз по сравнению с высаживанием из пипетки.
По словам команды, разработка чрезвычайно важна для изучения возможностей биогибридных проектов нового поколения. Например, некоторые бактерии светятся, другие способны распознавать токсины или производить топливо. С помощью сочетания бактерий и наноматериалов можно изготовить уникальные биогибридные системы для применения в экологии, оборонной промышленности, медицине и других сферах.
