Биопроволоке бактерий Geobacter повысили проводимость

Geobacter — микроорганизм, обитающий в почве и донных отложениях и способный производить «микробную нанопроволоку» — элементарные белковые нити, проводящие электричество. Эта особенность бактерий была обнаружена группой исследователей под руководством микробиолога Дерека Лавли в 2005 году. В ходе изучения Geobacter ученые выяснили, что нити помогают бактериям расти на минералах железа. Теоретически это позволяло использовать Geobacter как основу для производства наноэлектронных компонентов из экологически чистых аминокислот. Но проводимость «микробной нанопроволоки» оказалась ниже, чем у органических проводов, синтезируемых в лабораторных условиях.

В новом эксперименте команда Лавли повысила проводимость белковых нитей с помощью ароматической альфа-аминокислоты триптофана. Ученые отредактировали геном Geobacter, заменив фенилаланин на триптофан в одном участке белков и триптофан на тирозин в другом. Предполагалось, что манипуляции с триптофаном позволят увеличить показатель проводимости вдвое.

Результаты показали, что новый штамм бактерий в состоянии производить нити, проводимость которых в 2 тысячи раз превышает естественную. При этом синтетические нанопровода, или, по словам Лавли, «биопроволока», имела вдвое меньший диаметр — 1,2–2,5 нанометра (в 60 тысяч раз тоньше человеческого волоса), что позволяет плотнее упаковать их в оборудовании. Также «биопроволока» не содержала токсичных веществ и обладала высокой прочностью: чтобы разработать способ ее разрушения, исследователям потребовалось несколько месяцев.

Как пояснил ученый, «новые источники электронных материалов необходимы для удовлетворения растущего спроса на небольшие, но производительные и стабильные устройства». Изготовление «биопроволоки» в промышленных масштабах могло бы найти применение в проводниках, а также транзисторах и конденсаторах, в частности биосовместимых датчиках, компьютерах и солнечных панелях, отметил Лавли.