Бактерії навчили виробляти електрику при виявленні небезпечних речовин

Вчені розробили перспективну систему біоелектронних датчиків, в якій живі бактерії здатні генерувати електричний сигнал при виявленні певних речовин у рідині. Основою технології став гідрогель, створений з хітозану — природного полімеру, що видобувається переважно з панцирів ракоподібних. Датчики безпечні і нешкідливі навіть для перевірки продуктів, що одразу ж випробували на молоці для виявлення небажаних домішок.

Джерело зображення: Rice University

Бактерії, що виробляють електрику, відомі давно, і їх досить багато, щоб можна було обирати, за якими речовинами їм потрібно стежити. Головна проблема полягала в тому, що при зануренні колоній бактерій у рідке середовище для їхньої роботи вони вимивалися самі або вимивалося речовина, яке було одним з агентів у системі детектування — зокрема, для переносу електронів від бактерій до електродів датчиків. Необхідно було якось утримати бактерії та медіатори разом, щоб їх не понесло потоком досліджуваної рідини.

Каркасом або «фортецею» для бактерій і медіаторів став гідрогель з хітозану. Він не тільки утримував їх разом, не дозволяючи вимиватися рідким середовищем, але й слугував основою для закріплення редокс-медіаторів, які переносять електрони від збуджених бактерій до електродів датчиків. Хітозан видобувається не лише з панцирів ракоподібних, але також з раковин молюсків, грибів і каркасів комах. Крім того, він безпечний для навколишнього середовища і людини та здатний успішно замінити синтетичні носії.

При контакті з цільовими забруднювачами (наприклад, токсичними речовинами в стічних водах або харчових продуктах) мікроорганізми запускають дихальну ланцюг переносу електронів, генеруючи стабільний електричний сигнал, який можна реєструвати приладами.

Розроблена технологія продемонструвала хороші перспективи для моніторингу якості води та харчових продуктів. Дослідники помістили датчик з модифікованими версіями пробіотичних бактерій L. plantarum у молоко. Ці бактерії виробляють електричний сигнал у відповідь на присутність у продукті такого консерванта, як сакацин P, і через кілька годин був отриманий відповідний електричний сигнал — бактерії виявили шукану речовину і проявили електричну активність.

Подальший розвиток методу може призвести до широкого впровадження подібних рішень в промисловості, екології та охороні здоров'я, сприяючи переходу до зелених технологій на основі живих мікроорганізмів.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки