Grazie a dei “capillari” di grafene, realizzati con la stampa 3D e applicati accanto alla rete di alghe, i ricercatori sono riusciti a immagazzinare gli elettroni rilasciati dai batteri durante la fotosintesi

Una rete di alghe azzurre (cianobatteri), realizzata con la tecnica della Stampa 3D, distribuita sulla superficie di un comunissimo champignon, mentre dei ‘capillari’ di grafene immagazzinano la corrente elettrica. Si tratta dell’esperimento realizzato da un gruppo di ricerca dello Stevens Institute of Technology del New Jersey, coordinato dai ricercatori Manu Mannoor e Sudeep Joshi. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nano Letters.

Non è una novità del resto, e non c’è da stupirsi più di tanto perché in natura esistono molti organismi capaci di interagire l’uno con l’altro, alcune volte stabilendo una relazione di simbiosi di cui beneficiano entrambi. Proprio per questo, i ricercatori hanno voluto realizzare una simbiosi artificiale tra i funghi e le alghe azzurre: in questo tipo di simbiosi, i funghi forniscono un riparo, umidità e nutrimento alle alghe, mentre quest’ultime donano ai funghi l’energia necessaria per la fotosintesi.

Energia green: dai Led alla bioluminescenza

In questo contesto vediamo l’applicazione del grafene, il materiale rivelazione di questo decennio: grazie a dei “capillari” di grafene, realizzati con la stampa 3D e applicati accanto alla rete di alghe, i ricercatori sono riusciti a immagazzinare gli elettroni rilasciati dai batteri durante la fotosintesi, producendo così bio-elettricità. Inutile sottolineare che la corrente, generata da un singolo fungo, non è sufficiente ad alimentare un apparecchio elettronico; tuttavia una serie di funghi bionici potrebbe produrne abbastanza per accendere una luce a Led e la stampa 3D troverebbe applicazione con altre specie di batteri per svolgere funzioni utili, come la bioluminescenza.

“Per la prima volta abbiamo dimostrato che un sistema ibrido può incorporare una simbiosi artificiale tra due diversi regni microbiologici” – commenta Sudeep Joshi, uno dei coordinatori del team di ricerca. “Un risultato che permette di immaginare enormi opportunità per la prossima generazione di applicazioni bio-ibride come batteri che possono brillare, sentire le tossine o produrre carburante” – conclude l’altro coordinatore, Manu Mannorr.

Per approfondire:
[1] “Bacterial Nanobionics via 3D Printing” – Nano Letters

 

Bacterial Nanobionics via 3D Printing

Sudeep Joshi, Ellexis Cook, and Manu S. Mannoor* 

Neuro-Bionics and Neuro-Electric Medicine Laboratory, Department of Mechanical Engineering, Stevens Institute of Technology, Hoboken, New Jersey 07030, United States

Nano Lett., 2018, 18 (12), pp 7448–7456

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b02642

Publication Date (Web): November 7, 2018

Copyright © 2018 American Chemical Society

*E-mail: mmannoor@stevens.edu.

Cite this:Nano Lett. 2018, 18, 12, 7448-7456

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Abstract

Investigating the multidimensional integration between different microbiological kingdoms possesses potential toward engineering next-generation bionic architectures. Bacterial and fungal kingdom exhibits mutual symbiosis that can offer advanced functionalities to these bionic architectures. Moreover, functional nanomaterials can serve as probing agents for accessing newer information from microbial organisms due to their dimensional similarities. In this article, a bionic mushroom was created by intertwining cyanobacterial cells with graphene nanoribbons (GNRs) onto the umbrella-shaped pileus of mushroom for photosynthetic bioelectricity generation. These seamlessly merged GNRs function as agents for mediating extracellular electron transport from cyanobacteria resulting in photocurrent generation. Additionally, three-dimensional (3D) printing technique was used to assemble cyanobacterial cells in anisotropic, densely packed geometry resulting in adequate cell-population density for efficient collective behavior. These 3D printed cyanobacterial colonies resulted in comparatively higher photocurrent (almost 8-fold increase) than isotropically casted cyanobacteria of similar seeding density. An insight of the proposed integration between cyanobacteria and mushroom derives remarkable advantage that arises from symbiotic relationship, termed here as engineered bionic symbiosis. Existence of this engineered bionic symbiosis was confirmed by UV–visible spectroscopy and standard plate counting method. Taken together, the present study augments scientific understanding of multidimensional integration between the living biological microworld and functional abiotic nanomaterials to establish newer dimensionalities toward advancement of bacterial nanobionics.