Vi khuẩn thở kim loại - tiềm năng phát triển hệ cảm biến sống

Theo báo cáo khoa học của công trình nghiên cứu do một nhóm kỹ sư Viện Bách khoa Rensselaer công bố trên Tạp chí Biointerphases, vi khuẩn Shewanella oneidensis có thể tạo ra molybdenum disulfide, vật liệu có tính năng chuyển tải điện tử dễ dàng, tương tự như graphene. Siêu vật liệu này có giá trị rất lớn trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Vi khuẩn yếm khí Shewanella-oneidensis (Ảnh mô phỏng minh họa).

Shayla Sawyer, phó giáo sư kỹ thuật điện, máy tính và hệ thống tại Rensselaer cho biết, phát hiện này mở ra những tiềm năng quan trọng nếu hiểu được quy trình và kiểm soát một cách chi tiết cách thức vi khuẩn tạo ra molybdenum disulfide và các vật liệu khác.

Nghiên cứu này được coi là một bước quan trọng để phát triển thế hệ cảm biến dinh dưỡng mới, có thể được triển khai trên các hồ và các vùng nước trên toàn thế giới.

Các nhà khoa học đã phát hiện được vi khuẩn Shewanella oneidensis, thích nghi với môi trường địa hóa hoặc sinh hóa cụ thể, trong có thể tạo ra trong một số trường hợp những vật liệu rất thú vị và mới lạ. Họ đang cố gắng đưa phát hiện này vào thế giới kỹ thuật điện.

So với các vi khuẩn kỵ khí khác, một tính đặc trưng thú vị của Shewanella oneidensis là vi khuẩn tạo ra những dây nano có khả năng chuyển tải electron hiệu quả. Điều đó cho phép các vi khuẩn này có thể kết nối với những thiết bị điện tử đã được chế tạo. Đây là giao diện kết nối hấp dẫn giữa thế giới sống và thế giới nhân tạo.

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện thấy, những dấu hiệu điện tử của vi khuẩn có thể lập được bản đồ và theo dõi sự biến đổi, màng sinh học vi khuẩn hoạt động như một cảm biến dinh dưỡng hiệu quả, cung cấp cho các nhà nghiên cứu những dữ liệu chính xác về sức khỏe của hệ sinh thái dưới nước.

Công trình đột phá sử dụng màng sinh học vi khuẩn cho thấy tiềm năng phát triển một thế hệ "cảm biến sống" thú vị mới, thay đổi hoàn toàn khả năng phát hiện những chất dinh dưỡng dư thừa trong nước trong thời gian thực. Nguồn dữ liệu thu được rất quan trọng để phát hiện và giảm thiểu các loài tảo gây hại và những vấn đề quan trọng khác về chất lượng nước trên khắp thế giới.

Nhóm nghiên cứu hiện có kế hoạch tiếp tục tìm kiếm phương pháp tối ưu phát triển vi khuẩn này để có thể khai thác các ứng dụng tiềm năng của virus trên quy mô rộng.