Innovatie & Strategie

Wetenschap
Geobacter met nanodraden

Green IT komt binnenkort van bacterie

Massaproductie voor sensoronderdelen kan straks in een bioreactorvat.

Artisieke weergave van een Geobacter met nanodraden © UMass Amherst
19 januari 2017

Massaproductie voor sensoronderdelen kan straks in een bioreactorvat.

De bacterie Geobacter metallireducens produceert geleidende nanodraden. Voor het maken van dergelijke verbindingen zijn nu nog veel schadelijke chemicaliën.

Nanodraden spelen in toenemende mate een rol in het Internet of Things, bijvoorbeeld bij de miniaturisering van sensoren. Maar ook in andere elektronische apparatuur of computerchips worden nanodraden ingezet. Voor het produceren daarvan worden etsende chemicaliën ingezet en zijn hoge temperaturen en dure metalen nodig.

Door de bacteriën in te zetten kunnen de draden in massale hoeveelheden worden gemaakt in een klein vat, op kamertemperatuur en met niet meer dan natuurlijke voedingsstoffen.

De bacteriën van de Geobacter-familie maken allemaal ultradunne filamenten - of draden - om contact te maken met andere micro-organismen of mineralen in hun omgeving. Microbioloog Derek Lovley van de University of Massachusetts Amherst startte aanvankelijk zijn onderzoek om uit te zoeken waarom deze bacteriën de filamenten maken. De draden van de eerste soort die hij onderzocht - de G. sulfurreducens - heeft draden die heel matig stroom geleiden. Verschillende Geobacter-soorten produceren draden waarvan het geleidend vermogen sterk uiteenloopt. Zo bleek de G. metallireducens - die Lovley uit de sterk vervuilde Potomac river bij Washington isoleerde - wel 5000 maal zo goed elektrische stroom te geleiden. 

Grote variatie in weerstand

Het genetisch materiaal van de G. metallireducens verantwoordelijk voor het produceren van de draden is toen in de G. sulfurreducens ingebracht. Die ging toen ook sterk geleidende draden maken. In vervolgexperimenten bleek dat deze bacterie de draden van vele andere soorten Geobacter kan produceren door het juiste DNA in te brengen. Zo kunnen in een gestandaardiseerde omgeving draden met verschillende geleidende eigenschappen produceren.

De nanodraden ontlenen hun geleidende eigenschappen aan de samenstelling van de aminozuren in de eiwitten waaruit de draden bestaan. Hoe meer aromatische aminozuren daar in voorkomen, met dubbele koolstofverbindingen, hoe makkelijker elektronen er door bewegen. Lovley en zijn team publiceerde de resultaten onlangs in het wetenschappelijk tijdschrift mBIO.

 

Zie ook Innovatie & Strategie op AG Connect Intelligence

Reactie toevoegen