הבקטריונים הוכרחו לייצר חשמל כאשר הם מצאו חומרים מסוכנים – והם עשו זאת על ידי "לכידתם" בתא.

מערכת ביוסנסור חדשה: חיידקים כ«חיישנים חשמליים»

מדענים יצרו חיישן ביואלקטרוני מבטיח, בו חיידקים חיים מייצרים אות חשמלי כאשר הם מזהים חומרים מסוימים בנוזל. הטכנולוגיה מבוססת על הידרוגל מהציטוזאן – פולימר טבעי שמקורו בעיקר בחוליות של רכיכות (אך גם ממולכבים, פטריות ובעלי חרקים). בזכות החומר הזה החיישן בטוח אפילו לבקרת מזון; ניסויים ראשוניים בוצעו בחלב, שבו הוא מזהה זיהומים לא רצויים.

איך חיידקי-גנרטורים עובדים
חיידקים שמסוגלים לייצר חשמל ידועים כבר זמן רב. מגוון שלהם מאפשר לבחור מינים מתאימים בהתאם לחומרים שצריך לזהות. הבעיה הייתה שכשהקולוניות נבלעות בנוזל הן או נטלו את עצמן, או שהמדיוטור – החומר המתווך להעברת האלקטרונים לקטבים – נשטף.

פתרון: הידרוגל ציטוזאני
הידרוגל מהציטוזאן משמש כ«מבצר»:

- מחזיק את החיידקים והמדיות בתוך הסביבה;

- מספק בסיס לחיבור מדיות רדוקס, שמעבירות אלקטרונים מהחיידקים הפעילים לקטבים.

הציטוזאן בטוח לבני אדם ולסביבה, וקל להחליף נושאי סינתטיים.

החיישן בפעולה
כאשר הוא נוגע בחלקיקים מזהמים (למשל חומרים רעילים במים מלוכלכים או במזון) המיקרואורגניזמים מפעילים שרשרת נשימה להעברת אלקטרונים. זה גורם לאות חשמלי יציב שניתן לרשום באמצעות ציוד מיוחד.

בבדיקה, החיישן עם חיידקים פרוביוטיים משופרים *Lactobacillus plantarum* הוכנס לחלב. החיידקים מגיבים לנוכחות השמר סאקצין P, מייצרים אות חשמלי תוך כמה שעות. כך החיישן זיהה בהצלחה את החומר המבוקש והדגים פעילות חשמלית.

אפשרויות שימוש עתידיות
הטכנולוגיה המפותחת פותחת אפשרויות חדשות לניטור איכות מים ומזון. בעתיד ניתן לשלב אותה בתעשייה, בקרת סביבה ובריאות, ולקדם מעבר לפתרונות «ירוקים» מבוססי מיקרואורגניזמים חיים.