Chercheurs du Laboratoire d'Electronique Organique, Université de Linköping, avec des collègues du Lawrence Berkeley National Laboratory à Berkeley, Californie, a développé une méthode qui augmente jusqu'à vingt fois la force du signal des cellules électrochimiques microbiennes. Le secret est un film avec une bactérie incrustée :Shewanella oneidensis.

L'ajout de bactéries aux systèmes électrochimiques est souvent un moyen respectueux de l'environnement pour convertir l'énergie chimique en électricité. Les applications incluent la purification de l'eau, bioélectronique, biocapteurs, et pour la récolte et le stockage d'énergie dans des piles à combustible. Un problème que la miniaturisation des processus a rencontré est qu'une intensité de signal élevée nécessite de grandes électrodes et un grand volume de liquide.

Chercheurs de l'Université de Linköping, avec des collègues du Lawrence Berkeley National Laboratory à Berkeley, Californie, ETATS-UNIS, ont maintenant développé une méthode dans laquelle ils intègrent la bactérie électroactive Shewanella oneidensis dans PEDOT:PSS, un polymère électriquement conducteur, sur un substrat de feutre de carbone.

Les chercheurs appellent le résultat un "film composite bactérien conducteur multicouche, " en abrégé MCBF. L'analyse microscopique du film montre une structure entrelacée de bactéries et de polymères conducteurs pouvant atteindre 80 µm d'épaisseur, beaucoup plus épais qu'il ne peut l'être sans cette technique spécifique.

"Nos expériences montrent que plus de 90 % des bactéries sont viables, et que le MCBF augmente le flux d'électrons dans le circuit externe. Lorsque notre film est utilisé comme anode dans des cellules électrochimiques microbiennes, le courant est 20 fois plus élevé qu'en utilisant des anodes non modifiées, et le reste pendant au moins plusieurs jours, " dit Gábor Méhes, chercheur à l'Université de Linköping et l'un des principaux auteurs de l'article scientifique récemment publié dans Rapports scientifiques .

Des travaux antérieurs ont testé, entre autres, des nanotubes de carbone pour augmenter la surface à l'anode, mais les résultats étaient médiocres.

La possibilité de coupler des processus biologiques avec des signaux électriques lisibles est également intéressante, par exemple pour les capteurs environnementaux qui nécessitent des temps de réponse rapides, faible consommation d'énergie, et la capacité d'utiliser de nombreux récepteurs différents. Des chercheurs ont récemment démontré comment utiliser Shewanella oneidensis pour produire des courants électriques en réponse à l'arsenic, l'arabinose (un type de sucre) et les acides organiques, entre autres.

"Cette technologie représente un type d'"électrode vivante" où le matériau de l'électrode et les bactéries sont fusionnés en un seul biofilm électronique. Alors que nous en découvrons davantage sur le rôle essentiel que jouent les bactéries dans notre propre santé et bien-être, ces électrodes vivantes deviendront probablement des outils polyvalents et adaptables pour développer de nouvelles formes de technologies et de thérapies bioélectroniques, " dit Daniel Simon, chercheur principal en bioélectronique organique au Laboratoire d'électronique organique.