供电的细菌微生物机器人

现在的（de）电子设备仍然是由无生命的（de）材料制成的。然而，有一天，"微生（shēng）物机器（qì）人（rén） "可能会被用于燃料电池、生物（wù）传感器或生（shēng）物反（fǎn）应器中（zhōng）。卡（kǎ）尔（ěr）斯鲁厄（è）理（lǐ）工学院（KIT）的科学家们通（tōng）过开发一种由（yóu）纳米复合（hé）材料和产（chǎn）生电子的Shewanella oneidensis细菌组（zǔ）成的可编程（chéng）生物混合系统，为微生物机器人（rén）创造了必（bì）要（yào）的前提条件（jiàn）。该材料（liào）作（zuò）为细菌的支架，同时还能（néng）传导微生物产生的电流。该研究结果发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。

Shewanella oneidensis细（xì）菌属于（yú）所谓的外电（diàn）性细（xì）菌。这些细菌可以在新陈代谢过程中产（chǎn）生电子，并将其输送（sòng）到细胞外部。然而，由于生物体和电（diàn）极的相互作用受到（dào）限制，这种电的使用一直受到限（xiàn）制（zhì）。与（yǔ）传统电（diàn）池不同的是，这种 "有机电（diàn）池 "的（de）材料不仅要将电（diàn）子传导（dǎo）到电极上，还要将尽可能多的（de）细菌（jun1）与这个电极进（jìn）行（háng）最（zuì）佳连接。到目前为止（zhǐ），能（néng）够嵌入细菌的导电材料都（dōu）是低效（xiào）的，否则无法控（kòng）制（zhì）电（diàn）流。

现在，Christof M. Niemeyer教授的团队已（yǐ）经成（chéng）功地开发出了一种（zhǒng）纳（nà）米（mǐ）复（fù）合材料，这种纳米（mǐ）复（fù）合材料能够支持（chí）外生（shēng）细菌的生长，同时还能（néng）以可（kě）控的方式传导（dǎo）电流。"我们制作了一种（zhǒng）多孔水凝胶，由碳（tàn）纳米管和二氧化硅纳米颗粒组成的多孔水（shuǐ）凝胶由DNA股交织而成，"Niemeyer说。然后，研究小组在（zài）支架上添加了Shewanella oneidensis细菌和（hé）液体营养介质（zhì）。而这种（zhǒng）材料和微生物的组（zǔ）合起了作用。

"Shewanella oneidensis在导电材料中（zhōng）的培养表（biǎo）明，外电性细（xì）菌会在支架上沉淀（diàn），而其他细菌，如大肠杆菌，则留（liú）在基体（tǐ）表（biǎo）面，"微生物学家Johannes Gescher教授解释说。此（cǐ）外，研究小组（zǔ）证明，随着沉淀在导电合成基体上的（de）细菌细（xì）胞数量的增加，电流也会增加。这（zhè）种（zhǒng）生（shēng）物（wù）混（hún）合基体（tǐ）在数天内保持稳定，并表现（xiàn）出了电（diàn）化学活性，这（zhè）证实了这种合成基体可以有效地将细菌产生的电（diàn）子传导（dǎo）到电极上。

这（zhè）样的（de）系统不（bú）仅要（yào）有导电性，还必（bì）须能够控制这个过程（chéng）。这（zhè）一点在（zài）实验中得到了实现。为了关闭（bì）电流，研究人员在（zài）实验中（zhōng）加入了一种能切割DNA链的酶，结果（guǒ）是复合体被分解。

"据我们（men）所知，现在已经（jīng）首次（cì）描（miáo）述了这（zhè）样一种复杂的、功能性的（de）生物杂交材料。总的（de）来说（shuō），我们（men）的研究结果（guǒ）表明，这种材料的潜在应用甚至可能（néng）超越微生物生物传感器（qì）、生物（wù）反应器和燃（rán）料电池系统，"Niemeyer强调说。