Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions

Första steg In Mot Elektroniskt att Ha Kontakt Microbes med Oorganiska Material

Published on October 20, 2010 at 7:24 PM

Terminatoren. Borgen. Den Sex Miljon DollarManen. Science är mogen med biologiska beings som beväpnas med konstgjorda kapaciteter. I verkligheten emellertid, de clunky anslutningarna mellan uppehället och brist för non-uppehälle världar ofta som ett klart kanaliserar för kommunikation.

Nu har forskare med det Lawrence Berkeley MedborgareLaboratoriumet (det Berkeley Labbet) planlagt ett elektriskt anknyter till bosatt celler som iscensättas för att skicka elektroner över cells membran till en yttre acceptor längs endefinierad bana. Detta riktar kanaliserar kunde avkastningceller, som kan läsa, och att reagera till elektroniskt signalerar, elektronik som är kapabel av själv-replication och, reparerar eller överför effektivt solljus in i elektricitet.

Ett iscensatte Escherichia Coli anstränger (gult) fästa till heltäckande stryker oxiden (svart). Forskare på den Molekylära Gjuterit tog första steg in mot elektroniskt att ha kontakt microbes med oorganiska material, utan avbrytande cellviability. (Avbilda artighet av Ljung Jensen),

”Är Melding av de uppehälle- och non-uppehället världarna ett canonical avbildar i science,”, sade Caroline Ajo-Franklin, en bemannaforskare i den Biologiska Nanostructures Lättheten på den Molekylära Gjuterit. ”Emellertid, i mest försök att ha kontakt uppehälle- och non-uppehälle system, petar du celler med en hård kor anmärker, och cellerna reagerar i ett förutsägbart långt - de dör. Yet i Natur som många organismer har evolved för att påverka varandra med, vaggar och mineraler som är delen av deras miljö. Här tog vi inspiration från Naturen att närma sig och växte faktiskt anslutningarna ut ur cellen.”,

att Lirka elektroner över ett cell- membran är inte trivialt: försök till handtag en elektron från en cell kan avbryta dess fungerar eller dödar den hela cellen i det processaa. Vad är mer, överför strömtekniker som överför cell- elektroner till en yttre källbrist ett molekylärt kretsschema, som hjälpmedlet även om elektroner vänder upp utanför en cell, där är inget långt att rikta deras uppförande, ser var de stoppade längs långt, eller en signalerabaksida till cellens inre.

”Intresserades Vi, i att finna en bana, som skulle inte byte de bosatt systemen som, vi studerade,”, sade Ljung Jensen, en doktorand på Universitetar av Kalifornien, Berkeley vars tearbete är delen av denna publikation. ”, Genom att använda ett bosatt system i elektronik, kan vi en dag skapa biotekniker som kan reparera och själv-replicaten.”, I deras att närma sig, Jensen, cloned Ajo-Franklin och kollegor först en del av den extracellular elektronöverföringen kedjar av den Shewanella oneidensisen MR-1, flotta och smutsar bakterier som var kapabla av förminskande heavy metal i syre-fria miljöer. Detta kedjar, eller ”noterar är den genetiska kassetten,” Ajo-Franklin, i grunden en elasticitet av DNA som innehåller anvisningarna för danande elektrontrumman. Dessutom därför att allt liv, som vi vet den, använder DNA, kan den genetiska kassetten pluggas in i någon organism. Laget visade att denna naturliga elektronbana kunde poppas in i (oskadligt) a anstränger av E. mångsidiga coli-en modellerar bakterier i bioteknik exakt för att kanalisera elektroninsida en bosatt cell till en oorganisk mineral: stryka oxiden, också som är bekant som, rostar.

Bakterier i miljöer utan syre, liksom Shewanella, bruk stryker oxiden från deras omgivning för att andas. Som ett resultat har dessa bakterier evolved mekanism för riktar laddningsöverföring till oorganiska mineraler grundar djupt i havet eller smutsar. De Berkeley Labben team visade att deras iscensatte Escherichia Coli kunde effektivt förminska stryker och stryker oxidnanoparticles-thesistnämnd fem tider snabbare än Escherichia Coli bara.

”Är Detta nya genombrott delen av en större Avdelning av Energi projekterar på att tämja liv på det cell-, och molekylärt jämna. Genom direkt att ha kontakt syntetmaterialapparater med att bo organismer, kan vi exploatera de vast kapaciteterna av liv i foto, och den kemiska energiomvandlingen, kemisk syntes och själv-enheten och att reparera,”, sade Jay Dungar, en fakultetforskare på Berkeley Labb och professor av kemi på Universitetar av Kalifornien, Berkeley. ”Har Celler sofistikerad väg av att överföra elektroner och elektrisk energi. Emellertid precis är att klibba en elektrod in i en cell omkring så ineffektivt, som att klibba som är ditt, fingrar in i ett elektriskt uttag, när du är hungrig. I stället baseras vår strategi på knackning direkt in i den molekylära elektrontransporten kedjar använt av celler till effektivt tillfångatagandeenergi.”,

Forskarna planerar för att genomföra denna genetiska kassett i photosynthetic bakterier, som cell- elektroner från dessa bakterier kan produceras från solljus-geende billigt pris som själv-reproducerar sol- batterier. Dessa belägga med metall-förminskande bakterier kunde också hjälpa, i att producera farmaceutiska droger, Ajo-Franklin, tillfogar, som jäsningen kliver i den fabriks- drogen kräver energi-intensivt pumpa av syre. I kontrast andas dessa iscensatte bakterier genom att använda rostar, ganska än syre, besparingenergi.

Ett pappers- anmäla denna betitlade forskning, ”att Iscensätta av en syntetmaterialelektrontrumma i bosatt celler,” verkar i Förfaranden av MedborgareAkademin av Vetenskaper och är tillgängligt till abonnenter direktanslutet. Co-Vara upphovsman till det pappers- med Jensen, var Ajo-Franklin och Dungar Aaron Albers, Konstantin Malley, Yuri Londer, Bruce Cohen, Brett Röder och Peter Weigele.

Portionr av detta arbete på den Molekylära Gjuterit stöttades av DOE'SENS Kontor av Vetenskap.

Last Update: 26. January 2012 17:12

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit