البكتيريا الموصلة للكهرباء هى سر صناعة البطاريات الصغيرة وتطورات طبية كبيرة.

 البكتيريا الموصلة للكهرباء

تقوم هذه البكتيريا الغريبة بتوصيل الكهرباء عبر هيكل لم يسبق له مثيل في الطبيعة - وهو هيكل يمكن للعلماء أن يشاركوا فيه في تصغير الإلكترونيات ، وإنشاء بطاريات قوية حتى الآن ، وبناء أجهزة تنظيم ضربات القلب دون أسلاك وتطوير مجموعة من التطورات الطبية الأخرى.
     
يوجد نموذج ذري للاسلاك النانوية الميكروبية التي تقوم بالكهرباء في المقدمة ، في حين أن هناك نوعين من البكتيريا في المجهر الإلكتروني في الخلفية ، وتحيط بهما الأسلاك النانوية.

وحقق العلماء اكتشافًا مفاجئًا حول كيفية قيام البكتيريا الغريبة التي تعيش في التربة والرواسب بتوصيل الكهرباء. حدد الباحثون أن البكتيريا تفعل ذلك من خلال بنية بيولوجية غير ملحومة لم يسبق لها مثيل في الطبيعة - وهي بنية يمكن للعلماء أن يختاروا فيها تصغير الإلكترونيات ، وإنشاء بطاريات قوية للغاية ، وبناء أجهزة تنظيم ضربات القلب دون أسلاك وتطوير مجموعة من الأجهزة الأخرى. التقدم الطبي.

لقد اعتقد العلماء أن جيوactاكتر سولفسيدوسنز أجرت الكهرباء من خلال الزوائد الشائعة الشبيهة بالشعر والتي تسمى بيلي. بدلاً من ذلك ، قرر أحد الباحثين في كلية الطب بجامعة فرجينيا ومعاونيه أن البكتيريا تنقل الكهرباء من خلال ألياف مرتبة بطريقة خاطئة مصنوعة من بروتين مختلف تمامًا. تحيط هذه البروتينات بنواة من الجزيئات التي تحتوي على المعادن ، مثل الحبل الكهربائي يشبه الأسلاك المعدنية. هذا "الأسلاك النانوية" ، مع ذلك ، أصغر 100000 مرة من عرض شعر الإنسان.

ويعتقد الباحثون أن هذا الهيكل الصغير والأنيق يمكن أن يكون مفيدًا جدًا لكل شيء بدءًا من تسخير طاقة الطاقة الحيوية إلى تنظيف التلوث إلى إنتاج أجهزة استشعار حيوية. يمكن أن يكون في الواقع بمثابة جسر بين الالكترونيات والخلايا الحية.

وقال إدوارد إتش إيجلمان من دكتوراه في الأشعة فوق البنفسجية: "هناك كل أنواع الأجهزة الطبية المزروعة المرتبطة بالأنسجة ، مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب بالأسلاك ، وقد يؤدي ذلك إلى تطبيقات حيث يكون لديك أجهزة مصغرة متصلة فعليًا بهذه خيوط البروتين". "يمكننا الآن أن نتخيل التصغير المصغر للعديد من الأجهزة الإلكترونية التي تولدها البكتيريا ، وهذا أمر رائع للغاية."

وتلعب بكتيريا Geobacter أدوارًا مهمة في التربة ، بما في ذلك تسهيل دوران المعادن وحتى تنظيف النفايات المشعة. فهي تعيش في بيئات خالية من الأكسجين ، وتستخدم الأسلاك النانوية لتخليص نفسها من الإلكترونات الزائدة في ما يمكن اعتباره مكافئًا للتنفس. لقد فتنت هذه الأسلاك النانوية العلماء ، ولكن الآن فقط تمكن الباحثون في UVA و Yale وجامعة كاليفورنيا في Irvine من تحديد كيفية استخدام G. sulfurreducens لهذه الأسلاك العضوية لنقل الكهرباء.

وقال إيجلمان ، من قسم الكيمياء الحيوية والوراثة الجزيئية في UVA: "لم تكن التكنولوجيا [لفهم الأسلاك النانوية] موجودة إلا منذ حوالي خمس سنوات ، عندما سمحت التطورات في المجهر الإلكتروني بالتبريد بدرجة عالية من الدقة". "لدينا واحدة من هذه الأدوات هنا في UVA ، وبالتالي ، القدرة على فهم هيكل هذه الشعيرات فعليًا على المستوى الذري ... ... هذا مجرد واحد من العديد من الأسرار التي تمكنا الآن من حل باستخدام هذه التكنولوجيا ، مثل الفيروس الذي يمكن أن يعيش في حمض الغليان ، وسيكون هناك آخرون. "

وأشار إلى أنه من خلال فهم العالم الطبيعي ، بما في ذلك على أصغر المقاييس ، يمكن للعلماء والمصنعين الحصول على العديد من الأفكار القيمة والأفكار المفيدة. وقال "أحد الأمثلة التي تتبادر إلى الذهن هو حرير العنكبوت ، المصنوع من البروتينات تمامًا مثل هذه الأسلاك النانوية ، لكنه أقوى من الفولاذ". "على مدى مليارات السنين من التطور ، طورت الطبيعة مواد ذات صفات غير عادية ، ونريد الاستفادة من ذلك".

ترجمة وتدقيق : د/أحمد الديب


المصدر