Bacteria được buộc phải tạo ra điện khi chúng phát hiện chất độc hại – và điều đó đã được thực hiện bằng cách “đóng gói” chúng trong một ô.

Hệ thống cảm biến sinh học mới: vi khuẩn như “điện” bộ phát hiện

Các nhà khoa học đã tạo ra một cảm biến sinh điện hứa hẹn, trong đó các vi khuẩn sống tạo tín hiệu điện khi phát hiện các chất nhất định trong dung dịch. Công nghệ dựa trên hydrogel chiitosan – một polymer tự nhiên được lấy chủ yếu từ vỏ cua (cũng có thể lấy từ ốc, nấm, côn trùng). Nhờ vật liệu này, cảm biến trở nên an toàn ngay cả khi kiểm tra thực phẩm; thử nghiệm đầu tiên đã được tiến hành trên sữa, nơi nó phát hiện các tạp chất không mong muốn.

Cách hoạt động của vi khuẩn - nhà tạo ra điện
Vi khuẩn có khả năng sinh điện đã được biết lâu rồi. Đa dạng của chúng cho phép chọn những chủng phù hợp tùy theo loại chất cần phát hiện. Vấn đề là khi nhúng cục vi khuẩn vào dung dịch, chúng hoặc tự rửa đi, hoặc chất trung gian (mediator) cần thiết để truyền electron tới điện cực bị rửa đi.

Giải pháp: hydrogel chiitosan
Hydrogel chiitosan đóng vai trò “lâu đài”:

- giữ vi khuẩn và các mediator trong môi trường;

- cung cấp nền tảng cho việc gắn kết các mediator redox, chuyển electron từ vi khuẩn kích hoạt tới điện cực.

Chiitosan an toàn cho con người và môi trường, đồng thời dễ thay thế các chất dẫn truyền tổng hợp.

Cảm biến trong hành động
Khi tiếp xúc với các chất ô nhiễm mục tiêu (ví dụ như chất độc hại trong nước thải hoặc thực phẩm) vi sinh vật kích hoạt chuỗi chuyển electron. Điều này tạo ra tín hiệu điện ổn định, có thể ghi nhận bằng thiết bị chuyên dụng.

Trong một thử nghiệm, cảm biến với vi khuẩn probiotic đã được chỉnh sửa *Lactobacillus plantarum* được đặt vào sữa. Vi khuẩn phản ứng với sự hiện diện của bảo quản sakacin P, tạo tín hiệu điện trong vài giờ. Như vậy, cảm biến thành công phát hiện chất cần tìm và cho thấy hoạt động điện.

Triển vọng ứng dụng
Công nghệ đã phát triển mở ra những cơ hội mới cho giám sát chất lượng nước và thực phẩm. Trong tương lai, nó có thể được triển khai trong ngành công nghiệp, kiểm soát môi trường và y tế, góp phần chuyển đổi sang các giải pháp “xanh” dựa trên vi sinh vật sống.