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Lorsque la bactérie Shewanella oneidensis « respire » en anaérobiose certains composés métalliques et soufrés, de la même manière qu’un organisme aérobie traiterait l’oxygène, elle produit des matériaux qui pourraient être utilisés pour améliorer l’électronique, le stockage d’énergie électrochimique et les dispositifs d’administration des médicaments.

De nouveaux matériaux produits par une bactérie

La capacité de cette bactérie à produire du disulfure de molybdène – un matériau capable de transférer facilement des électrons, comme le graphène – est au centre des recherches d’une équipe d’ingénieurs de l’Institut polytechnique de Rensselaer.
« Cela a un potentiel sérieux si nous pouvons comprendre ce processus et contrôler les aspects de la fabrication de ces matériaux et d’autres matériaux par ces bactéries », a déclaré Shayla Sawyer, professeur associé d’ingénierie électrique, informatique et des systèmes à Rensselaer.
Cette recherche a été menée par James Rees, qui est actuellement associé de recherche postdoctorale au sein du groupe Sawyer, en partenariat étroit et avec le soutien du projet Jefferson à Lake George – une collaboration entre Rensselaer, IBM Research et le FUND for Lake George qui est le pionnier d’un nouveau modèle de surveillance et de prévision environnementale. Cette recherche est une étape importante vers le développement d’une nouvelle génération de capteurs de nutriments qui peuvent être déployés sur les lacs et autres plans d’eau.
« Nous trouvons que les bactéries qui sont adaptées à des environnements géochimiques ou biochimiques spécifiques peuvent créer, dans certains cas, des matériaux très intéressants et nouveaux », a déclaré M. Rees. « Nous essayons d’introduire cela dans le monde de l’ingénierie électrique. »

Elle produit des nanofils 

Rees a mené ce travail de pionnier en tant qu’étudiant de troisième cycle, conseillé par Sawyer et Yuri Gorby, le troisième auteur de cet article. Par rapport à d’autres bactéries anaérobies, une chose qui rend Shewanella oneidensis particulièrement inhabituelle et intéressante est qu’elle produit des nanofils capables de transférer des électrons.
« Cela se prête à la connexion à des appareils électroniques déjà fabriqués », a déclaré M. Sawyer. « C’est donc l’interface entre le monde vivant et le monde créé par l’homme qui est fascinante. »
Sawyer et Rees ont également découvert que, parce que leurs signatures électroniques peuvent être cartographiées et surveillées, ces biofilms bactériens pourraient également agir comme un capteur de nutriments qui pourrait fournir aux chercheurs du projet Jefferson des informations clés sur la santé d’un écosystème aquatique comme les lacs et rivières.

Des « capteurs vivants »

« Ce travail révolutionnaire utilisant des biofilms bactériens représente le potentiel d’une nouvelle génération de « capteurs vivants », qui transformerait complètement notre capacité à détecter en temps réel les excès de nutriments dans les masses d’eau. C’est essentiel pour comprendre et atténuer les efflorescences algales nuisibles et d’autres problèmes importants de la qualité de l’eau dans le monde », a déclaré Rick Relyea, directeur du projet Jefferson.
Sawyer et Rees prévoient de continuer à explorer la manière de développer au mieux cette bactérie pour exploiter ses nombreuses applications potentielles.
« Cette recherche nous pose parfois la question : pourquoi des bactéries ? Ou, pourquoi introduire la microbiologie dans la science des matériaux ? » a déclaré M. Rees. « La biologie a connu une si longue période d’invention de matériaux par essais et erreurs. Les composites et les nouvelles structures inventés par les scientifiques humains sont presque une goutte d’eau dans la mer par rapport à ce que la biologie a pu faire ».
Cette recherche a été publiée dans Biointerphases.
Source : Rensselaer Polytechnic Institute
Crédit photo : Pexels

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Lorsque la bactérie Shewanella oneidensis 'respire' en anaérobiose certains composés métalliques et soufrés, de la même manière qu'un organisme aérobie traiterait l'oxygène, elle produit des matériaux qui pourraient être utilisés pour améliorer l'électronique, le stockage d'énergie électrochimique et les dispositifs d'administration des médicaments. De nouveaux matériaux produits par une bactérie La...