Lorsque la bactérie Shewanella oneidensis « respire » certains composés métalliques et soufrés de manière anaérobie, la façon dont un organisme aérobie traiterait l'oxygène, il produit des matériaux qui pourraient être utilisés pour améliorer l'électronique, stockage d'énergie électrochimique, et les dispositifs d'administration de médicaments.

La capacité de cette bactérie à produire du bisulfure de molybdène, un matériau capable de transférer facilement des électrons, comme le graphène—est l'objet de recherches publiées dans Biointerphases par une équipe d'ingénieurs du Rensselaer Polytechnic Institute.

"Cela a un potentiel sérieux si nous pouvons comprendre ce processus et contrôler les aspects de la façon dont les bactéries fabriquent ces matériaux et d'autres, " a déclaré Shayla Sawyer, professeur agrégé d'électricité, ordinateur, et l'ingénierie des systèmes chez Rensselaer.

La recherche a été dirigée par James Rees, qui est actuellement associé de recherche postdoctoral dans le groupe Sawyer en partenariat étroit et avec le soutien du projet Jefferson à Lake George - une collaboration entre Rensselaer, Recherche IBM, et le FUND pour le lac George, qui est le pionnier d'un nouveau modèle de surveillance et de prévision environnementales. 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 des bactéries adaptées à des environnements géochimiques ou biochimiques spécifiques peuvent créer, dans certains cas, matériaux très intéressants et nouveaux, ", a déclaré Rees. "Nous essayons d'intégrer cela dans le monde de l'ingénierie électrique."

Rees a mené ce travail de pionnier en tant qu'étudiant diplômé, co-encadré 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 inhabituel et intéressant, c'est qu'il produit des nanofils capables de transférer des électrons.

« Cela se prête à la connexion à des appareils électroniques déjà fabriqués, " dit Sawyer. " Alors, c'est l'interface entre le monde vivant et le monde artificiel qui est fascinante."

Sawyer et Rees ont également constaté que, parce que leurs signatures électroniques peuvent être cartographiées et surveillées, les biofilms bactériens pourraient également agir comme un capteur de nutriments efficace qui pourrait fournir aux chercheurs du projet Jefferson des informations clés sur la santé d'un écosystème aquatique comme le lac George.

"Ce travail révolutionnaire utilisant des biofilms bactériens représente le potentiel d'une nouvelle génération passionnante de" capteurs vivants, ' qui transformerait complètement notre capacité à détecter les excès de nutriments dans les plans d'eau en temps réel. Ceci est essentiel pour comprendre et atténuer les proliférations d'algues nuisibles et d'autres problèmes importants de qualité de l'eau dans le monde, " a déclaré Rick Relyea, directeur du projet Jefferson.

Sawyer et Rees prévoient de continuer à explorer comment développer de manière optimale cette bactérie pour exploiter ses applications potentielles de grande envergure.

« Nous avons parfois la question avec la recherche :pourquoi les bactéries ? Ou, pourquoi introduire la microbiologie dans la science des matériaux ? » Rees a dit. « La biologie a eu une si longue période d'invention des matériaux par essais et erreurs. Les composites et les nouvelles structures inventées par les scientifiques humains sont presque une goutte d'eau par rapport à ce que la biologie a pu faire."