Исследователи представили инновационную систему биоэлектронных сенсоров, в которой живые микроорганизмы вырабатывают электрический ток при контакте с конкретными химическими соединениями в жидкости. Технология базируется на применении особого гидрогеля на основе хитозана — природного полимера, который получают из панцирей ракообразных, моллюсков, насекомых или грибов. Такие датчики отличаются экологичностью и безопасностью, что позволяет использовать их даже для контроля качества продуктов питания, например, для анализа состава молока.
Использование электрогенных бактерий для создания датчиков — область, изученная достаточно глубоко. Однако до недавнего времени инженерам мешала существенная техническая трудность: при погружении колоний в исследуемую жидкость бактерии и специальные медиаторы, необходимые для переноса электронов к электродам, быстро вымывались потоком среды. Это делало работу системы нестабильной и кратковременной.
Решением стала своеобразная «тюрьма» из хитозанового гидрогеля. Этот материал надежно фиксирует бактерии и медиаторы, не позволяя им покинуть рабочую зону сенсора, при этом сам по себе является биоразлагаемым и нетоксичным материалом, способным заменить синтетические аналоги.
Принцип работы датчика заключается в следующем: когда целевой загрязнитель — будь то токсин в сточных водах или нежелательная добавка в пищевом продукте — контактирует с микроорганизмами, бактерии активируют дыхательную цепь переноса электронов. Этот процесс создает стабильный электрический импульс, который легко улавливается измерительными приборами.
В ходе экспериментов ученые протестировали устройство с использованием модифицированных пробиотических бактерий L. plantarum. Сенсор поместили в молоко для поиска консерванта сакацина P. Система успешно справилась с задачей: спустя несколько часов бактерии распознали вещество и выдали отчетливый электрический сигнал, подтверждающий его наличие.
Авторы разработки уверены, что данный метод имеет огромный потенциал для внедрения в экологический мониторинг, промышленную аналитику и медицину, помогая развивать высокоэффективные «зеленые» технологии на основе биологических агентов.
