Бактериите се научиха да произвеждат електричество при откриване на опасни вещества

Учени разработиха перспективна система от биоелектронни сензори, в която живи бактерии могат да генерират електрически сигнал при откриване на определени вещества в течност. В основата на технологията е хидрогел, създаден от хитозан — естествен полимер, извличан предимно от панцирите на ракообразни. Сензорите са безвредни и безопасни дори за проверка на продукти, като са тествани върху мляко за откриване на нежелани примеси.

Бактериите, произвеждащи електричество са известни отдавна и са достатъчно много, за да може да се избира кои вещества трябва да следят. Основният проблем се досега състоеше в това, че при потапянето на колониите от бактерии в течна среда за тяхната работа те се измиваха сами или се измиваше веществото, което беше един от агентите в системата за откриване – по-конкретно, за пренос на електрони от бактериите към електродите на сензорите. Трябваше по някакъв начин да се задържат бактериите и медиаторите заедно, за да не бъдат отнесени от потока на изследваната течност.

Скелетът или „крепостта“ за бактериите и медиаторите стана хидрогел от хитозан. Той не само ги задържа заедно, без да им позволява да бъдат отмити от течната среда, но и служи като основа за закрепване на редокс-медиаторите, пренасящи електрони от възбудените бактерии към електродите на сензорите. Хитозанът се извлича не само от панцирите на ракообразните, но също и от черупките на мекотелите, гъбите и скелетите на насекомите. Освен това той е безопасен за околната среда и човека и може успешно да замести синтетичните носители.

При контакт с целеви замърсители (например токсични вещества в отпадъчните води или хранителните продукти) микроорганизмите задействат дихателната верига за пренос на електрони, генерирайки стабилен електрически сигнал, който може да бъде регистриран с уреди.

Разработената технология показа добри перспективи за мониторинг на качеството на водата и хранителните продукти. Изследователите поставиха сензор с модифицирани версии на пробиотичните бактерии L. plantarum в мляко. Тези бактерии генерират електрически сигнал в отговор на присъствието в продукта на консервант като сакацин P и след няколко часа беше получен съответният електрически сигнал – бактериите откриха търсеното вещество и проявиха електрическа активност.

По-нататъшното развитие на метода може да доведе до широко внедряване на подобни решения в промишлеността, екологията и здравеопазването, като допринесе за прехода към зелени технологии на базата на живи микроорганизми.