Οι βακτήρια αναγκάστηκαν να παράγουν ηλεκτρισμό όταν βρίσκουν επικίνδυνα υλικά—και το έκαναν «συμπίεσμα» τα μέσα σε ένα κύτταρο.

Νέα βιοσενσορική σύστημα: βακτήρια ως «ηλεκτρικοί» ανιχνευτές

Οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα υποσχόμενο βιο-ηλεκτρονικό αισθητήριο, στο οποίο ζωντανούς βακτίους παράγουν ηλεκτρικό σήμα όταν εντοπίζουν συγκεκριμένα ουσίες σε υγρό. Η τεχνολογία βασίζεται σε υδρόγελο χιτζάνου – φυσικό πολυμερές που προέρχεται κυρίως από τις κέλυφες αμυντικών ζωών (αλλά και από ρευστά, μύκητες, έντομα). Χάρη σε αυτό το υλικό το αισθητήριο γίνεται ασφαλές ακόμη και για τον έλεγχο τροφίμων· οι πρώτες δοκιμές διεξήχθησαν στο γάλα, όπου εντοπίζει ανεπιθύμητα ακαθαρσίες.

Πώς λειτουργούν τα βακτήρια-γεννήτριες
Τα βακτήρια που μπορούν να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα είναι γνωστά εδώ και πολύ καιρό. Η ποικιλία τους επιτρέπει την επιλογή κατάλληλων στεμάτων ανάλογα με τις ουσίες που πρέπει να εντοπιστούν. Το πρόβλημα ήταν ότι όταν οι κολλέκτες βυθίζονταν σε υγρό, είτε απομακρύνθηκαν οι ίδιοι είτε η ουσία-μεσολαβητής που απαιτείται για τη μετάδοση ηλεκτρονίων στα ηλεκτρόδια διαφεύγει.

Λύση: χιτζανικό υδρόγελο
Το υδρόγελο από χιτζάν λειτουργεί ως «φρούριο»:

- κρατάει τα βακτήρια και τους μεσολαβητές μέσα στο περιβάλλον·

- παρέχει βάση για την προσκόλληση των redox‑μεσολαβητών, οι οποίοι μεταφέρουν ηλεκτρόνια από τα ενεργοποιημένα βακτήρια στα ηλεκτρόδια.

Το χιτζάν είναι ασφαλές για τον άνθρωπο και το περιβάλλον, και αντικαθιστά εύκολα τους συνθετικούς φορείς.

Αισθητήριο σε δράση
Κατά τη σύγκρουση με στόχους ρύπους (π.χ. τοξικές ουσίες στα απορροφητικά νερά ή τα τρόφιμα) οι μικροοργανισμοί ενεργοποιούν την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Αυτό οδηγεί σε σταθερό ηλεκτρικό σήμα, που μπορεί να καταγραφεί με εξειδικευμένο εξοπλισμό.

Στην δοκιμή το αισθητήριο με τροποποιημένα probiotικά βακτήρια *Lactobacillus plantarum* τοποθετήθηκε στο γάλα. Τα βακτήρια αντιδρούν στην παρουσία του συντηρητικού σακατίνης P, παράγοντας ηλεκτρικό σήμα μέσα σε μερικές ώρες. Έτσι το αισθητήριο εντόπισε επιτυχώς την επιθυμητή ουσία και εμφάνισε ηλεκτρική δραστηριότητα.

Προοπτικές εφαρμογής
Η αναπτυγμένη τεχνολογία ανοίγει νέες δυνατότητες για τον παρακολούθηση της ποιότητας νερού και τροφίμων. Μελλοντικά μπορεί να ενσωματωθεί στη βιομηχανία, στον περιβαλλοντικό έλεγχο και στην υγεία, προωθώντας τη μετάβαση σε «πράσινες» λύσεις βασισμένες σε ζωντανούς μικροοργανισμούς.