Création de champignons bioniques capables d'exploiter les bactéries et le graphène pour produire de l'énergie
Champignons fantastiques. Leurs propriétés, au-delà de l'utilisation alimentaire, sont multiples. Une nouvelle étude, menée par des scientifiques du Stevens Institute of Technology, a permis de les exploiter pour produire de l'énergie.
Les scientifiques ont utilisé un champignon ordinaire et l'ont rendu bionique, le surchargeant de cyanobactéries imprimées en 3D qui génèrent de l'électricité et du graphène capables de collecter du courant.
Une expérience qui semble sortir du conte de fées d'Alice au pays des merveilles, mais les hybrides font partie d'un effort plus large pour créer de nouvelles technologies respectueuses de l'environnement.
"Dans ce cas, notre système - ce champignon bionique - produit de l'électricité", a déclaré Manu Mannoor, professeur de génie mécanique à Stevens. «En intégrant des cyanobactéries capables de produire de l'électricité, avec des matériaux nanométriques capables de capter le courant, nous avons pu mieux accéder aux propriétés uniques des deux, les augmenter et créer un tout nouveau système bionique fonctionnel.
La capacité des cyanobactéries à produire de l'électricité est bien connue, mais les chercheurs ont limité l'utilisation de ces microbes dans les systèmes de bio-ingénierie parce que les cyanobactéries ne survivent pas longtemps sur des surfaces artificielles. Les scientifiques se sont demandé si les champignons de Paris, qui abritent naturellement un microbiote riche, auraient pu fournir le bon environnement - nutriments, humidité, pH et température - pour que les cyanobactéries produisent de l'électricité pendant une période plus longue.
Donc c'était ça. Mannoor et Joshi, étudiant au doctorat, ont montré que les cellules de cyanobactéries duraient plus longtemps lorsqu'elles étaient placées sur le chapeau d'un champignon.
«Les champignons servent essentiellement de substrat environnemental avec des capacités de nutrition améliorées pour les cyanobactéries productrices d'énergie. Nous avons montré pour la première fois qu'un système hybride peut intégrer une collaboration artificielle ou une symbiose artificielle entre deux domaines microbiologiques différents », a déclaré Joshi.
Les scientifiques ont utilisé une imprimante 3D robotique pour imprimer d'abord une «encre électronique» contenant du graphène. Un réseau ramifié imprimé qui sert à collecter l'électricité sur le chapeau de champignon. Nous pouvons le considérer comme un mélange d'aiguilles qui collent dans une seule cellule pour accéder aux signaux électriques qu'elle contient.
Ensuite, ils ont imprimé une «bio-encre» contenant des cyanobactéries sur le chapeau de champignon dans un motif en spirale qui croise l'encre électronique à de multiples points de contact. À ces endroits, les électrons pourraient se déplacer à travers les membranes externes des cyanobactéries jusqu'au réseau conducteur de graphène.
«Avec ce travail, nous pouvons envisager d'énormes opportunités pour les applications bio-hybrides de nouvelle génération», déclare Mannoor. «Par exemple, certaines bactéries peuvent s'allumer, tandis que d'autres détectent des toxines ou produisent du carburant. En intégrant de manière transparente ces microbes aux nanomatériaux, nous pourrions potentiellement créer de nombreux autres bio-hybrides étonnants de conception pour l'environnement, la défense, la santé et de nombreux autres domaines. "
L'étude a été publiée dans Nano Letters.
Francesca Mancuso
