供电的细菌微生物机器人

现（xiàn）在的电子（zǐ）设备（bèi）仍（réng）然是由无（wú）生命的（de）材料制成的。然而，有一天，"微（wēi）生（shēng）物机器人（rén） "可（kě）能（néng）会（huì）被用于燃料电（diàn）池、生物传感器或生物反应器（qì）中。卡尔斯（sī）鲁厄理工学院（yuàn）（KIT）的科学家们通过（guò）开发一种由纳米复合材料和（hé）产生电子的Shewanella oneidensis细菌组成的可编程生物混合系统，为微生物（wù）机器人创造了（le）必要的前提（tí）条（tiáo）件。该材料（liào）作为细菌的支架，同时还能传导（dǎo）微生物产生的电（diàn）流（liú）。该研究结果发（fā）表（biǎo）在（zài）ACS Applied Materials & Interfaces上。

Shewanella oneidensis细菌属于所谓的外电性细菌。这些细菌可以在（zài）新陈（chén）代谢过（guò）程中产生电（diàn）子（zǐ），并将其输送到细胞外部。然（rán）而，由（yóu）于生物体和电极（jí）的相（xiàng）互作用受到限制（zhì），这种电的使用一直受到限制。与传统电（diàn）池不同（tóng）的是，这（zhè）种 "有机电（diàn）池 "的材（cái）料（liào）不仅（jǐn）要将电（diàn）子传导（dǎo）到电极上，还要将尽可能多的细菌与（yǔ）这个电极（jí）进行最佳连接。到目前为止，能够嵌入细菌（jun1）的（de）导电材料都（dōu）是低效的，否则无法控（kòng）制电（diàn）流。

现在，Christof M. Niemeyer教授的团（tuán）队已经成功地开发出了（le）一种纳米复合材（cái）料（liào），这种纳（nà）米（mǐ）复合材料能够支持外生细菌的生（shēng）长，同（tóng）时（shí）还（hái）能以（yǐ）可（kě）控的方式传导电流。"我们（men）制作了一种多孔（kǒng）水凝胶，由碳纳米（mǐ）管和二氧化硅纳米颗粒（lì）组成的（de）多孔水凝胶由（yóu）DNA股交织而成，"Niemeyer说（shuō）。然后，研究小组在支架上添（tiān）加了Shewanella oneidensis细（xì）菌（jun1）和液体（tǐ）营养介质。而（ér）这种材（cái）料和微生物的组合起了（le）作用。

"Shewanella oneidensis在导电材料中的培养表（biǎo）明，外电性细菌（jun1）会在支（zhī）架上沉淀，而其他细菌，如大肠（cháng）杆（gǎn）菌，则留在基体表面，"微生物（wù）学家Johannes Gescher教授解释说。此外（wài），研究小组（zǔ）证明，随着沉淀在导电合成（chéng）基体上的细菌（jun1）细（xì）胞数（shù）量的增加，电流也（yě）会（huì）增加。这种生物混合基体（tǐ）在数天内保持稳（wěn）定，并表现（xiàn）出了电（diàn）化（huà）学（xué）活性，这证实了这（zhè）种合成（chéng）基体可以有效地将细菌（jun1）产生的（de）电子传导到电极（jí）上。

这样（yàng）的（de）系统不仅要有导电性，还必须（xū）能（néng）够（gòu）控制这个过（guò）程。这一点在实验中得到了实现（xiàn）。为了（le）关闭电流，研究（jiū）人员在实验（yàn）中加入了一种能切割DNA链（liàn）的酶（méi），结果是复合（hé）体被（bèi）分解。

"据我们所知，现在已经首次描述了这样一种复（fù）杂的、功能性的（de）生物杂交材料。总的来说，我们（men）的研究（jiū）结（jié）果表（biǎo）明，这种（zhǒng）材料的潜在（zài）应用甚至可能超越微生物生物传感（gǎn）器（qì）、生物反应器和燃料电（diàn）池系统，"Niemeyer强调说（shuō）。