Wetenschappers ontdekken elektrische geleiding in bacteriën (+video)

Onderzoek & Wetenschap 11/09/2019 16:08:05

Wetenschappers van de UAntwerpen, de TU Delft en de UHasselt hebben bacteriën ontdekt die leven op elektriciteit en stroom over lange afstanden door sterk geleidende kabels kunnen sturen.

Lees hieronder verder   
Verwant

Eetbare insecten bevatten weinig vervuilende stoffen

2,4 miljoen euro voor onderzoek organische elektronica

Prominente fysici: “Bouw een versneller van 100 kilometer bij CERN”

Evonetix schaalt samen met imec productie microchips op

Clusters van goudatomen vormen piramide met bijzondere eigenschappen

QuTech onderzoekers realiseren ’MRI op atomaire schaal’

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Mastercourse: ’Data Innovation beyond the Hype’

Sirris, MRC Gent - Zwijnaarde

maandag 27 januari 2020

Machinery safety awareness training

Pilz Academy - Roeselare

dinsdag 28 januari 2020

Seminarie Lifecycle Management & Digitalisering

Edegem

woensdag 29 januari 2020

Postgraduaat in de Vastgoedkunde

Leuven - Kortrijk

van 30/01/2020 tot 1/12/2020

CMSE hercertificering

Pilz Academy - Gent

donderdag 30 januari 2020

Roadshow Siemens, Rittal & EPLAN

Lokeren / Oevel

van 4/02/2020 tot 6/02/2020

Keuze van de redactie

(23/1) Doorbraak voor opgeschaalde perovskiet-zonnemodules

(22/1) Microplastics hebben dramatisch effect op gekweekte longcellen

(20/1) Citymesh: de meerwaarde van 5G - artikel

(20/1) Interne reorganisatie Elia afgerond

(16/1) Nieuwe piste in strijd tegen antibioticaresistentie (+ video)

(15/1) Presentatie visie op duurzaam en betaalbaar Belgisch energieplan

>> Meer blikvangers

ENGINEERINGNET.BE - Uit deze nieuwe studie blijkt dat bacteriën op de zeebodem elektrische netwerken kunnen aanleggen. Kabelbacteriën zijn micro-organismen die bestaan uit duizenden cellen op een rij, samen ruim een centimeter lang.

Prof. Filip Meysman (UAntwerpen). “Onderzoek toont aan dat er elektrische stromen door de zeebodem lopen, en alle gegevens wijzen erop dat kabelbacteriën deze stromen opwekken en geleiden. Hun ‘elektrisch metabolisme’ geeft hen een groot voordeel, aangezien ze in staat zijn om energie te halen uit diepere lagen van de zeebodem.”

Een zeer fascinerend idee, dat wel, maar tot nu toe was er geen rechtstreeks bewijs dat kabelbacteriën wel degelijk geleidend zijn. De nieuwe studie van het multidisciplinaire team van biologen, chemici en fysici heeft dit raadsel nu opgelost.

De wetenschappers ontwikkelden een procedure om één enkele ‘bacteriedraad’ uit een zeebodemstaal te isoleren en bevestigden dit microscopische filament (50 keer dunner dan een mensenhaar) aan een zelfgemaakte opstelling met minuscule elektroden.

Prof. Herre van der Zant, een natuurkundige van de TU Delft: “Het heeft ons veel moeite gekost om de bacteriedraad aan te sluiten, maar uiteindelijk lukte het en de resultaten waren verbluffend. We stelden vast dat er een sterke stroom door deze dunne kabelbacterie liep.”

Het behandelingsproces van de bacteriën werd vervolgens verder verfijnd, tot er op een gegeven moment stroom meetbaar was in een filament van meer dan 1 cm lang.

Prof. Jean Manca (UHasselt): “Dit betekent dat de afstand waarover biologisch elektronentransport plaats grijpt, veel groter is dan tot nu toe werd aangenomen. Tot nu toe was het record ongeveer 1 micrometer (een tienduizendste van een centimeter). Kabelbacteriën hebben een mechanisme gevonden om ladingen efficiënt te transporteren over afstanden van centimeters.”

Deze vaststelling riep meteen een nieuwe vraag op: wat zijn dan de geleidende structuren in de bacteriën die zulke sterke elektrische stromen mogelijk maken? Via geavanceerde microscopie zag men dat er in de celwand een parallel netwerk van vezels loopt, over de hele lengte van de bacterie.

Meysman: “We hebben een soort chemische carwash uitgevonden waarmee stapsgewijs celmateriaal wordt verwijderd, tot uiteindelijk alleen nog de vezelstructuur achterblijft.”

Prof. Karolien De Wael (UAntwerpen): “Toen we die vezelstructuur op onze elektrodeopstelling plaatsten, zagen we opnieuw sterke stromen, wat aantoont dat het vezelnetwerk in de celwand wel degelijk de geleidende structuur is.”

De elektrische metingen toonden tevens aan dat de vezels een extreem hoge elektrische stroom aankunnen, die goed te vergelijken is met de stroomdichtheid in de koperdraden van onze huishoudtoestellen.

Nog spannender is dat de geleidbaarheid van de vezels ongewoon hoog is, met waarden van meer dan 20 S cm-1. waarmee ze niet moeten onderdoen voor de laatste nieuwe geleidende polymeren die in flexibele zonnepanelen of vouwbare telefoons worden gebruikt.

De ontdekking van de sterk geleidende vezels in kabelbacteriën is des te opmerkelijker omdat alle bekende biologische materialen (zoals eiwitten, koolhydraten, lipiden of nucleïnezuren) zeer slecht geleidend zijn.

Deze geleidende vezels openen dan ook de deur naar tal van mogelijkheden voor nieuwe materialen en technologieën. Zo zouden biologische materialen met uitzonderlijke elektrische eigenschappen de materiaalwetenschap en de elektronica ver voorbij hun huidige grenzen kunnen duwen.

Het gebruik van biomaterialen in de elektronica is een actief onderzoeksgebied, bijvoorbeeld om biologisch afbreekbare componenten te ontwikkelen en zo het elektronische afvalprobleem (het zogenaamde 'e-waste') aan te pakken.

Een andere mogelijke toepassing is in de gezondheidszorg, waar implanteerbare diagnostische en therapeutische apparaten gedurende een bepaalde periode hun werk zouden kunnen doen, om vervolgens langzaam in het lichaam te verdwijnen.

Misschien worden binnen enkele jaren wel medische implantaten of smartphones ontwikkeld, die uitgerust zijn met minuscule geleidende draden van onze kabelbacteriën. << (Guy Leysen) (foto: UAntwerpen)

Video:

Abonneer op onze nieuwsbrief

Reageer of publiceer aanvullende informatie
Mis ook dit niet...

Microplastics hebben dramatisch effect op gekweekte longcellen

Barbro Melgert, adjunct hoogleraar Immunologie aan het UMCG/RUG, is gespecialiseerd in longziekten en onderzoekt microplastics in het binnenmilieu van huizen. Met opvallend resultaat.

LHCb-experiment vindt nieuwe hints voor afwijkingen bekende deeltjesfysica

Een analyse van metingen aan botsende protonen uit de LHC-versneller suggereert dat elektronen, muonen en tau-deeltjes ook in hun interactie met andere deeltjes verschillen, naast hun massa.

Laserpionier gaat voluit voor precisie

“Steeds de limieten opzoeken van wat met laser haalbaar is, is wat ons het best beschrijft”, zegt Paul Raymaekers die in 1988 Raytech oprichtte. Laser werd nog als disruptieve technologie gezien.

Nieuwe methoden voor bodemkartering dankzij drones

De UCLouvain en Centre Spatial de Liège hebben nieuwe dronedetectiemethoden ontwikkeld voor het in kaart brengen van de belangrijkste bodemeigenschappen met hoge ruimtelijke resolutie.

Haven van Zeebrugge kende vorige jaar 14% groei

Het totaal aantal verscheepte goederen lag op 45,8 miljoen ton, waarbij groei zich aftekende in alle belangrijke sectoren: roll-on/roll-off, vloeibaar aardgas, nieuwe wagens en containers.

2,4 miljoen euro voor onderzoek organische elektronica

UHasselt-professor Koen Vandewal ontvangt van de EU een ERC Consolidator beurs van 2,4 miljoen euro voor onderzoek naar nieuwe inzichten en toepassingen rond organische elektronica.

Citymesh: de meerwaarde van 5G - artikel

Van 5G wordt naast de creatie van zo’n 22 miljoen jobs tegen 2035, ook veel economische output verwacht. Denk aan het massale ontwaken van het Internet of Things (IoT).

Early Bird registratie Asset Performance 4.0 nu open

BEMAS organiseert van 10 tot en met 12 juni 2020 de eerste editie van de Asset Performance 4.0 Conferentie en Beurs. Het beloven drie leerrijke en stevig gevulde dagen te worden.

BASF introduceert krasbestendig industrieel vloersysteem

Het innovatieve systeem MasterTop 1912 voldoet aan de strengste eisen op het gebied van slijtvastheid, duurzaamheid en esthetiek en scoort met lage emissiewaarden. Het is een veerkrachtig en visueel aantrekkelijk vloersysteem dat geschikt is voor gebruik in industriële ruimten zoals bijvoorbeeld fabrieken, laboratoria en opslagplaatsen. >>

Partners