Bakteryjna nanotechnologia bije ludzką na głowę

Odkryte przez naukowców z Uniwersytetu Stanowego Michigan bakteryjne włókna białkowe (pilusy) przewodzą ładunki elektryczne z prędkością wystarczającą do zasilania nanotechnologii wyprodukowanych przez ludzi.

Jak donoszą Amerykanie na łamach pisma Scientific Reports, pilusy redukujących uran Geobacter sulfurreducens transportują ładunki z prędkością 1 mld elektronów na sekundę.

Bakteryjne nanoprzewody są zbudowane z pojedynczej podjednostki peptydowej - opowiada Gemma Reguera, dodając, że ich organiczna natura sprawia, że są biodegradowalne i biokompatybilne. Odkrycie toruje zatem drogę wielu zastosowaniom nanoelektronicznym, np. czujnikom medycznym czy urządzeniom elektronicznym, które tworzą interfejs z ludzkimi tkankami.

Pojawia się też dodatkowy plus. Ponieważ istniejące nanotechnologie wykorzystują egzotyczne metale, bakteryjne nanowłókna będą z pewnością o wiele tańsze.

Naukowcy wyjaśniają, że w naturze pilusy spełniają funkcję podobną do oddychania, która w tym przypadku obejmuje wyprowadzanie elektronów poza organizm. Geobacter wykorzystują pilusy do wiązania minerałów zawierających metale, np. tlenków żelaza, oraz toksycznych rozpuszczalnych metali, takich jak uran. Toksyny są mineralizowane na powierzchni nanoprzewodów, dzięki czemu metale nie przenikają do komórki.

Zespół Reguery oczyścił pilusy (warto dodać, że ich średnica to zaledwie ok. 2 nm) i zmierzył prędkość przenoszenia elektronów. [Pilusy] są jak linie przesyłowe w nanoskali. Jako pierwsi wykazaliśmy, że elektrony mogą pokonywać wzdłuż białek tak duże dystanse; poprzedni rekord został przebity ponad 1000-krotnie.

Amerykanie zidentyfikowali na powierzchni pilusów "pułapki", które wiążą uran (wykazują do niego duże powinowactwo), a być może i inne metale. To z kolei rodzi nadzieje na wykorzystanie bakteryjnych nanowłókien w górnictwie m.in. złota.

Reguera podkreśla, że proces można modyfikować, da się go także tanio odtwarzać i skalować w laboratorium.

Geobacter sulfurreducens nanowłókna pilusy elektrony ładunki przewodzenie Gemma Reguera