Российские химики приблизились к созданию биосенсоров и биотопливных элементов нового поколения
Ученые Тульского государственного университета (ТулГУ) совместно с коллегами из Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН и Рязанского государственного медицинского университета детально исследовали механизмы электроактивности микробных биопленок, выделенных из активного ила, и возможности его усиления с помощью одностенных углеродных нанотрубок.
Хотя биопленки часто ассоциируются с такими неблагоприятными явлениями, как инфекции и промышленное биообрастание, их способность к внеклеточному переносу электронов открывает новые возможности для применения в современных биотехнологиях, в частности при создании микробных топливных элементов и биосенсоров.
Авторы изучили механизм электронного транспорта в биопленках, основанный на феназиновых молекулах, что существенно расширило понимание биоэлектрохимической активности аэробных микроорганизмов вне классических моделей.
«Способность микробных пленок генерировать электрический ток хорошо известна, но в настоящее время это сложный и дорогостоящий процесс. Мы использовали простые и доступные микроорганизмы, которые можно выделить из сточных вод и вырастить их на наноматериалах. Это открыло перспективы выработки электроэнергии в процессе переработки сточных вод. Сейчас преждевременно говорить о конкретных объемах, но даже если они будут достаточными, чтобы обеспечивать потребности конкретной очистной станции простыми и недорогими в производстве биоэлектрохимическими устройствами, такую электроэнергию можно будет считать полезной, эффективной, а главное современной и экологичной», — рассказал руководитель исследования, заведующий лабораторией биологически активных соединений и биокомпозитов, директор «БиоХимТехЦентра» ТулГУ, доктор технических наук Вячеслав Арляпов.
Авторы исследования надеются, что полученные ими результаты позволят продвинуть фундаментальные знания в области взаимодействия электроактивных биопленок и наноматериалов, открывая новые перспективы использования аэробных микроорганизмов в биоэлектрохимических системах.
Исследование поддержано Минобрнауки России по программе «Приоритет-2030».