Нанотрубки освещают путь к живым фотоэлементам
Исследователи из EPFL впервые поместили флуоресцентные углеродные нанотрубки внутрь фотосинтезирующих бактерий. Это достижение открывает путь к созданию «живых» фотоэлектрических устройств.
Флуоресцентные нанотрубки в бактериях: впервые
Группа профессора Ардемис Бохосян смогла «убедить» бактерии спонтанно поглощать однослойные углеродные нанотрубки (SWCNT), «декорировав» их положительно заряженными белками, которые притягиваются к отрицательному заряду внешней мембраны бактерий. Исследование, опубликованное в Nature Nanotechnology, проводилось на цианобактериях Synechocystis и Nostoc.
Нанотрубки проникали в клеточные стенки через пассивный, зависящий от длины и селективный процесс. С помощью специальной установки ученые впервые получили изображение уникальной флуоресценции нанотрубок в ближнем инфракрасном диапазоне внутри бактерий. Этот сигнал стабилен и четко различим на фоне собственного свечения бактерий.
«Унаследованная нанобионика»
Ученые смогли отслеживать рост и деление клеток в реальном времени. Ключевое открытие: нанотрубки передавались дочерним клеткам при делении микроба. Это явление исследователи назвали «унаследованной нанобионикой» — искусственные свойства, имплантированные в организм, наследуются его потомками.
Живые фотоэлементы
При помещении нанотрубок внутрь бактерий наблюдалось значительное увеличение выработки электричества при освещении светом. Это открывает перспективу создания «живых фотогальванических элементов» на основе фотосинтезирующих микроорганизмов.
Такие устройства решают две проблемы одновременно: конверсию солнечной энергии и секвестрацию CO2, поскольку бактерии поглощают углекислый газ для роста и самовоспроизводства. Это альтернатива традиционным фотоэлементам, производство которых имеет высокий углеродный след.
Следующая цель лаборатории — использование синтетической биологии для создания цианобактерий, способных производить электричество без добавления наночастиц, запрограммировав эту функцию непосредственно в их ДНК.