Skriv ut

Signalstyrkan från en mikrobiell elektrokemisk cell ökade upp till tjugo gånger med en anod av bakterier och ledande polymerer. Receptet kommer från Linköpings universitet

– Vi presenterar en typ av ”levande elektrod” där elektrodmaterialet och bakterierna sammanfogas till en enda elektronisk biofilm, säger Daniel Simon på Laboratoriet för organisk elektronik.

Daniel Simon

Substanserna i elektroden är Pedot:PSS och Shewanella Oneidensis. Det förstnämnda är ett elektriskt ledande polymermaterial och det sistnämnda en – bakterie.

De bäddades in på ett substrat av kolfilt. En mikroskopisk analys visar en sammanflätad struktur som är upp till 80 µm tjock, betydligt tjockare än vad som är möjligt med annan teknik. 

Den kallas för en flerlagers ledande bakterie-kompositfilm (MCBF, multilayer conductive bacterial-composite film). I experiment var 90 procent av bakterierna livskraftiga.

När MCBF används som anod i en biokemisk bränslecell blir strömstyrkan 20 gånger så hög som med anoder i andra material, och den förblir hög i alla fall i flera dagar.

Tidigare forskning har bland annat testat kolnanorör för att öka ytan vid anoden, men utan att få samma goda resultat.

Nyligen har forskare också demonstrerat hur Shewanella Oneidensis producerar elektrisk ström som svar på arsenik, arabinos (socker) eller organiska syror.

Att tillsätta bakterier till elektrokemiska system är ofta ett miljövänligt sätt att omvandla kemisk energi till elektricitet. Tillämpningar finns inom vattenrening, bioelektronik, biosensorer och för att skörda och lagra energi i bränsleceller.

Möjligheten att kunna koppla biologiska processer till avläsningsbara elektriska signaler är  också värdefull för exempelvis miljösensorer eftersom det krävs snabb svarstid, låg energikonsumtion och möjlighet att lägga in en stor mängd olika receptorer.

En utmaning vid miniatyrisering är att hög signalstyrka hittills har krävt stora elektroder och stor vätskevolym.

– Allt eftersom våra kunskaper ökar om den viktiga roll som bakterier spelar för vår egen hälsa och välbefinnande kommer det sannolikt att utvecklas nya typer av levande elektroder, säger Daniel Simon.

Resultaten kom i ett samarbete med mellan Laboratoriet för organisk elektronik på Linköpings universitet och Lawrence Berkeley National Laboratory. Arbetet presenteras i en artikel i tidskriften Scientific Reports: PEDOT:PSS-based Multilayer Bacterial-Composite Films for Bioelectronics.

 

Kategori: Nyheter