Un jour, les cyborgs microbiens – des bactéries associées à des appareils électroniques – pourraient être utiles dans les piles à combustible, biocapteurs et bioréacteurs. Mais d'abord, les scientifiques doivent développer des matériaux qui non seulement nourrissent les microbes, mais aussi récolter de manière efficace et contrôlable l'électricité ou d'autres ressources qu'ils produisent. Maintenant, chercheurs rapportant dans Matériaux et interfaces appliqués ACS ont développé un tel matériau qui leur a permis de créer un système "biohybride" programmable qui conduit les électrons des bactéries productrices d'électricité (exoélectrogènes).

Contrairement à d'autres bactéries, les exoélectrogènes peuvent déplacer des électrons à travers leur membrane externe vers l'extérieur de leur cellule. Les scientifiques ont essayé d'exploiter cette électricité en utilisant divers matériaux pour conduire les électrons vers une électrode. Jusque là, cependant, les matériaux conducteurs qui soutiennent la croissance bactérienne ont été soit inefficaces, ou pas facilement programmable pour contrôler le courant électrique. Christof Niemeyer et ses collègues voulaient développer un matériau nanocomposite qui supporte la croissance des exoélectrogènes tout en conduisant l'électricité de manière contrôlée.

Les chercheurs ont fabriqué un hydrogel poreux composé de nanotubes de carbone et de nanoparticules de silice, tissés ensemble par des brins d'ADN. Ils ont ajouté des bactéries exoélectrogènes à cet échafaudage, avec un milieu de culture liquide pour fournir aux microbes des nutriments. Le matériau a efficacement conduit les électrons produits par les bactéries vers une électrode. Les bactéries se sont bien développées sur le matériau, le pénétrant complètement. Pour couper l'électricité, les chercheurs ont ajouté une enzyme qui a coupé les brins d'ADN, provoquant le désassemblage du matériau. La conductivité et d'autres propriétés du matériau pourraient également être adaptées en faisant varier la taille et la séquence des fragments d'ADN qui maintiennent l'échafaudage ensemble, disent les chercheurs.