Hlavní stranaAutorské články a zajímavosti ze světa biotechnologiíPůdní bakterie vyrábí elektrické kabely

Půdní bakterie vyrábí elektrické kabely

Datum: 19.9.2016 

Spolu s tím jak lidská populace stále častěji využívá různá elektronická zařízení, lační více po přístrojích, které budou menší, rychlejší a mobilnější než jejich předchůdci. Díky pokrokům v nanotechnologii jsme nyní schopni vyrábět  materiály o tloušťce pouhé miliontiny milimetru.

Vědci pod vedením Dr. Dereka LovleyhoUniversity of Massachusetts Amherst tvrdí, že jejich nanodrátky lze vyrobit pomocí tzv. „zelené“ energie, protože nanodrátky jsou tvořeny netoxickými přírodními proteiny a k jejich výrobě není potřeba „drsných“ chemikálií jako při klasické výrobě nanoelektronických materiálů. Tato nová technologie využívající obnovitelné materiály má obrovský potenciál využití jako jsou např. součástky do elektronických zařízení, miniaturní senzory, transistory nebo kondenzátory.

Hlavní „výrobní linku“ nanodrátků zajišťuje bakterie z rodu Geobacter. U ní byla produkce proteinových nanovláken poprvé popsána. Bakterie je využívá ve svém přirozeném prostředí k vytvoření elektrických spojů s oxidy železa, které jsou nezbytné pro růst bakterie. I když si Geobacter dokáže vytvořit dostatek elektrické energie pro své vlastní přežití, pro člověka je to zanedbatelné množství. Ovšem i to málo stačí k tomu, aby se dalo změřit pomocí citlivých elektrod.

Vědci geneticky upravili bakterii, která se běžně nachází v půdě, a vytvořili pomocí ní funkční elektrickou síť. Jedná se současně o nejtenčí „drátky“ na světě. Tzv. nanodrátky by mohly mít využití v miniaturních přístrojích a alternativních palivech. Credit: Photo courtesy of Dr. Derek LovleyPřínos pro budoucí biotechnologie spočívá v tom, že tým Dr. Lovleyho malinko „vyladil“ geny kódující proteiny nanodrátků. Cílenou mutací nahradil pouze dvě původní aminokyseliny aminokyselinou tryptofanem a tím docílili lepšího přenosu elektronů po nanovláknu, které je pro vedení elektrického proudu klíčové. „Pouze jsme malinko vylepšili to, co už Geobacter uměl. Mírně jsme přebudovali aminokyseliny a přiměli Geobacter produkovat naší vylepšenou verzi nanodrátků, která měla podle předpokladů zdvojnásobit vodivost bakteriálních nanovláken“, dodává Dr. Lovley.

Výsledky však předčily očekávání, jelikož modifikovaná nanovlákna s tryptofanem vykazovala 2000 krát větší vodivost než jejich přírodní verze. Navíc byla vlákna pevnější a mnohem menší, s průměrem pouhých 1.5 nm (více než 60 000 krát tenčí než lidský vlas), což v praxi např. znamená, že na velmi malém prostoru se může nacházet obrovské množství nanovláken.

Dr. Lovley věří, že jejich ultra-miniaturní nanovlákna budou mít využití ve stále se zmenšující elektronice. Mohou být naistalovány v medicínských senzorech, kde by díky změně pH mohly monitorovat činnost srdce nebo jater.

Nanovlákna by se také mohly uplatnit např. při výrobě alternativních paliv jako je butanol. Ten produkují jiné bakterie a nanovlákna by k těmto bakteriím dokázala přivést dostatek elektrického proudu a zajistila tak pro ně dostatek energie. Nanovlákna by také mohla hrát zásadní roli při pohánění dalších speciálních bakterií, které by po umístění na silikonový čip dokázaly „vycítit“ různé polutanty, toxické sloučeniny a výbušniny.

„Je to vzrušující být při vývoji takovéto průlomové technologie, kterou jsme navíc schopni vytvořit z obnovitelných zdrojů“, dodává Dr. Lovley. Nezbývá než držet týmu Dr. Lovleyho palce, že se tato nová technologie brzy přenese z laboratoře do praxe a přinese kýžené výhody v miniaturizaci elektronických zařízení a nalezne uplatnění např. ve výše zmiňovaných lékařských diagnostických přístrojích.

Autor: Ing. Jiří Bárta, Ph.D.


Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.


google facebook Digg delicious reddit furl mrwong myspace twitter stumble upon topclanky Jagg bookmarky Linkuj si ! pridej Vybralisme


 

 

Použité zdroje:

Office of Naval Research. "Genetically modified soil bacteria work as electrical wires." ScienceDaily. ScienceDaily, 16 August 2016. <www.sciencedaily.com/releases/2016/08/160816182622.htm>.

Yang Tan, Ramesh Y. Adhikari, Nikhil S. Malvankar, Shuang Pi, Joy E. Ward, Trevor L. Woodard, Kelly P. Nevin, Qiangfei Xia, Mark T. Tuominen, Derek R. Lovley. Synthetic Biological Protein Nanowires with High Conductivity. Small, 2016; DOI: 10.1002/smll.201601112


Komentáře / diskuse


Váš komentář:







 

OPPI, MPO, EU
Czech Bio

Doporučujeme

Biosimilars

CEBIO a I. etapa JVTP

  • CEBIO
  • BC AV CR
  • Budvar
  • CAVD
  • CZBA
  • Eco Tend
  • Envisan Gem
  • Gentrend
  • JAIP
  • Jihočeská univerzita
  • Madeta
  • Forestina
  • ALIDEA

Provozovatel

Jihočeská agentura pro podporu inovačního podnikání o.p.s.

Články na přání


[načítám anketu]

LinkedIn