Живые материалы

БАКТЕРИИ, В РЕЗУЛЬТАТЕ «программирования» присоединившие наночастицы золота и квантовые точки (желтые и зеленые сферы) Источник: Yan Liang

Ученые Массачусетского технологического института по примеру костной ткани, которая содержит минералы и живые клетки, создают «живые материалы» с особыми свойствами. Будучи живыми, такие материалы могут реагировать на условия окружающей среды и вырабатывать сложные органические молекулы, а наряду с этим — проводить электричество или излучать свет. Со временем подобным способом можно будет изготавливать солнечные батареи, самовосстанавливающиеся материалы и диагностические датчики, уверены ученые.

Ученые надеются, что на бактериальных пленках — вязкой слизистой субстанции, общеизвестный пример которой — зубной бактериальный налет, — можно будет со временем создавать электронные устройства, в том числе солнечные батареи и биодатчики, чувствительные к токсинам.

Гибридные биопленки сохраняют свойства живых клеток — способность воспроизводиться, собираться в структуры и реагировать на окружающую среду, а также содержат наночастицы неорганических веществ, например металлы проводящие ток.

Исследование было проведено под руководством Тимоти Лю, доцента кафедры электронного машиностроения и биоинженерии МТИ. Доклад опубликован в журнале Nature Materials.

Для проверки концепции ученые экспериментируют с кишечной палочкой: ее биопленки образуют извилистые волокна — цепочки белков, помогающие прикрепляться к поверхностям. Свойства этих волокон можно менять с помощью пептидов, заставляя захватывать неорганические вещества, в том числе золото и квантовые точки — частицы полупроводникового материала. В результате образуется бактериальная биопленка, сохраняющая способность к репродукции и проводящая ток.

«На мой взгляд, нам удалось найти весьма интересный способ синтеза материалов, сильно отличающийся от традиционного подхода «сверху вниз», — отметил Лю.

Еще одна особенность использования клеток для сборки электронной схемы в том, что они могут общаться с другими клетками и менять структуру биопленки.

«Система очень простая, — продолжил Лю. — Вы можете заставить клетки в биопленке обмениваться сигналами, скоординированно меняя состав вашего материала со временем. — В конечном итоге мы рассчитываем воспроизвести процесс формирования естественных материалов, например костной ткани. Ей никто не «указывает», что делать, — материал формируется в ответ на сигналы окружающей среды».