Halb Bakterium, halb Maschine

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Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität von Nebraska hat einen elektronischen Schaltkreis aus Bakterien entwickelt, der Veränderungen der Luftfeuchtigkeit mit bisher unerreichter Genauigkeit anzeigt. Dabei überbrückt eine mit Goldnanoteilchen überzogene Bakterienkolonie zwei Elektroden auf einem Siliziumchip, so dass ein elektrischer Strom fließt. Wenn die Bakterien durch eine Erhöhung der Luftfeuchtigkeit anschwellen, verringert sich der Stromfluss durch den Schaltkreis, da sich der Abstand zwischen den Goldteilchen durch die Volumenänderung vergrößert.

Dem Forscher Ravi Saraf zu Folge ist sein bioelektronischer Sensor der erste seiner Art ? zuvor waren noch niemals lebendige Bakterien direkt in einen elektrischen Schaltkreis eingeschlossen worden. Um dies zu bewerkstelligen, überzogen die Forscher zunächst einen mit zwei Elektroden ausgestatteten Siliziumchip mit einer dünnen Schicht lebendiger Bakterien der Art Bacillus cereus.

Die Bakterien ordneten sich spontan zwischen den beiden Elektroden an, so dass die Lücke im Schaltkreis überbrückt wurde. Um die niedrige Leitfähigkeit der Bakterien zu erhöhen, tropften die Forscher dann eine mit Goldnanoteilchen versehene wässrige Lösung auf den Chip auf. Die Teilchen lagerten sich mittels einer Peptidbindung an der Oberfläche der Bakterien an, so dass ein elektrischer Strom fließen konnte.

Wenn sich nun die Feuchtigkeit der die Bakterien umgebenden Luft erhöhte, schwollen die Bakterien an. Dadurch vergrößerte sich der mittlere Abstand zwischen den Nanoteilchen an ihrer Oberfläche und somit der elektrische Widerstand, da die Elektronen nicht mehr so einfach von einem Teilchen zum anderen weitergeleitet werden konnten.

Eine Erhöhung der Luftfeuchtigkeit um 20 Prozent verringerte den Stromfluss durch die Bakterienkolonie um etwa ein Vierzigfaches. Die Neuentwicklung weitaus sensibler als herkömmliche Sensoren ohne Bakterien. Saraf zu Folge ist seine Erfindung sogar nach dem Absterben der Bakterien noch für mehrere Wochen lang funktionstüchtig.

Angewandte Chemie International Edition (Band 44 Seite 2)

Stefan Maier

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