供电的细菌微生物机器人

现在的电子设备仍（réng）然是由无生命的材（cái）料制成的。然而，有一天，"微生物（wù）机（jī）器人 "可能会（huì）被用于燃料电（diàn）池、生物传感（gǎn）器或生物反应（yīng）器中。卡（kǎ）尔斯鲁厄理工学院（KIT）的（de）科学家们通过开发一种由纳米复合材料和产（chǎn）生电子（zǐ）的Shewanella oneidensis细（xì）菌（jun1）组成的可编程生物混合系统，为微生（shēng）物机器人创造（zào）了必要的（de）前提条件。该材料作为细菌的支架，同时还能传导微生物产生的电流。该研究结果（guǒ）发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。

Shewanella oneidensis细菌属于所谓的外（wài）电性（xìng）细（xì）菌。这些细（xì）菌可以在新陈代谢过程中（zhōng）产（chǎn）生电子，并将（jiāng）其输送到细（xì）胞外部。然而，由于（yú）生物体和电极的相互作用受（shòu）到（dào）限（xiàn）制，这种（zhǒng）电的使（shǐ）用一直受到限制。与传（chuán）统电池（chí）不同的是，这种 "有机电池 "的（de）材料不（bú）仅要将电（diàn）子传导到（dào）电极（jí）上，还要将尽可能多的细菌与这个电极进行最佳连接。到目前为止，能够嵌入细菌的导电材料（liào）都（dōu）是（shì）低效的，否则无法控制电流。

现（xiàn）在，Christof M. Niemeyer教授的团队已经成功地（dì）开发出（chū）了一种纳米复合材料（liào），这种（zhǒng）纳米复合材料能够支持外（wài）生细菌的生长，同时还能（néng）以可控的方式（shì）传导（dǎo）电流。"我（wǒ）们制作了一种（zhǒng）多孔水（shuǐ）凝胶，由（yóu）碳纳米管和（hé）二（èr）氧化硅纳米颗粒组成的（de）多孔水（shuǐ）凝胶由DNA股交织而成，"Niemeyer说。然后，研究小（xiǎo）组在支架上（shàng）添加了（le）Shewanella oneidensis细菌和（hé）液体（tǐ）营养介质（zhì）。而这种（zhǒng）材料和微生物的组合起了作用。

"Shewanella oneidensis在导电材料中的培（péi）养表明（míng），外电性细菌会在支架（jià）上沉淀（diàn），而其他（tā）细菌，如大肠（cháng）杆菌（jun1），则（zé）留在基体（tǐ）表面，"微生物学家Johannes Gescher教授解释说（shuō）。此外，研究（jiū）小组证明（míng），随着（zhe）沉淀在导（dǎo）电合成基体上（shàng）的细菌细（xì）胞（bāo）数量的（de）增（zēng）加（jiā），电流也会（huì）增加。这种生物混合（hé）基（jī）体在数天内保持稳定，并表现出了（le）电化学活性，这证实了这种合成基体（tǐ）可以有效地（dì）将细（xì）菌产生的电（diàn）子传导到（dào）电极（jí）上。

这样的系统（tǒng）不仅要有导电性，还必须能够控（kòng）制（zhì）这个过程。这一点在实验中得（dé）到了实现。为了关闭电流（liú），研究人员在实验中（zhōng）加入了一种能切（qiē）割DNA链的酶（méi），结（jié）果是复合（hé）体被分解（jiě）。

"据我们所知（zhī），现（xiàn）在已经（jīng）首次描述了（le）这样（yàng）一（yī）种复（fù）杂（zá）的、功能性的生物（wù）杂交材料。总的来说，我们的研究结果表明，这种材料的潜在（zài）应（yīng）用（yòng）甚（shèn）至可能超越微生物生物传感器、生物（wù）反应器和（hé）燃料（liào）电池系（xì）统，"Niemeyer强调说。