Φωτοβολταϊκά και μπαταρίες από ζωντανό, οργανικό χρυσό – MIT

0
5

Φωτοβολταϊκές κυψέλες, μπαταρίες,  υλικά που επιδιορθώνονται μόνα τους, αλλά και διαγνωστικοί ή περιβαλλοντικοί αισθητήρες ίσως κατασκευάζονται μια μέρα από υβριδικά υλικά αποτελούμενα από ανόργανο χρυσό και ζωντανά κύτταρα.

Μηχανικοί του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασσαχουσσέτης (MIT), με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή Τίμοθι Λου του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Βιολογικής Μηχανικής, τροποποίησαν βακτηριδιακά κύτταρα με τρόπο ώστε αυτά να παράγουν βιοϋμένια (βιοφίλμ) με ενσωματωμένα μη έμβια υλικά, όπως νανοσωματίδια χρυσού και κβαντικές κουκίδες.

Την έμπνευση για τα υλικά αυτά έδωσαν τα ίδια τα ανθρώπινα οστά στα οποία συνυπάρχουν ανόργανα μέταλλα, όπως το ασβέστιο, με ζωντανά κύτταρα.

Αποτέλεσμα ήταν η ανάπτυξη ζωντανών υλικών που συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα των έμβιων κυττάρων (άμεση ανταπόκριση στα ερεθίσματα του περιβάλλοντος, παραγωγή πολύπλοκων βιολογικών μορίων κ.α.) με τα οφέλη των άβιων υλικών (μεταφορά ηλεκτρισμού, εκπομπή φωτός κ.α.).

Οι επιστήμονες εκμεταλλεύτηκαν τις ιδιότητες του βακτηρίου E.coli, το οποίο παράγει από μόνο του βιοφίλμ, με περιεκτικότητα σε αμυλοειδείς πρωτεΐνες, ικανό να προσκολλάται σε επιφάνειες. Συγκεκριμένα, τροποποίησαν τις υπομονάδες (CsgA) των πρωτεϊνών με τρόπο ώστε να ενσωματώνουν άβια υλικά, όπως τα νανοσωματίδια χρυσού.

Κατάφεραν με αυτό τον τρόπο να παράξουν υβριδικά «ζωντανά» νανοσύρματα χρυσού, βιοφίλμ-αγωγούς του ηλεκτρισμού και φιλμ με διάσπαρτες κβαντικές κουκίδες (μικροσκοπικούς κρυστάλλους με κβαντομηχανικές ιδιότητες). Μπόρεσαν επίσης να «καθοδηγήσουν» τα κύτταρα με τρόπο ώστε να επικοινωνούν μεταξύ τους και να μεταβάλλουν μόνα τους τη σύνθεση του βιοφίλμ με το πέρασμα του χρόνου.

Στόχος, σύμφωνα με τον Λου, ήταν η κατασκευή υλικών που αναπτύσσονται μόνα τους με βάση ένα προκαθορισμένο, εγγενές σχέδιο, όπως ακριβώς τα οστά. «Κανένας δεν λέει σε ένα οστό τι να κάνει, όμως αυτό δημιουργεί ένα υλικό αναποκρινόμενο στα περιβαλλοντικά σήματα«, σημείωσε ο Λου.

Την έρευνα χρηματοδοτούν, μεταξύ άλλων,τα Γραφεία Ερευνών του Πολεμικού Ναυτικού και του Στρατού των ΗΠΑ, καθώς επίσης το υπουργείο Άμυνας, τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ.

Η σχετική δημοσίευση έγινε στην επιθεώρηση «Nature Materials«.

econews

Σχόλια