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

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’

Eerste AHA!-awards bekroning voor Antwerpse innovatieve onderzoekers

2X scherper beeld door combinatie microscopie­technieken

>> 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

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

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

(13/1) ECA Group plant nieuwe fabriek in Haven Oostende

(13/1) Schneider Electric monitort energieverbruik wagenpark VITO

(8/1) Solid state LiDAR-expert Xenomatics definitief gelanceerd

(8/1) Mogelijk zwart gat gevormd door neutronensterren

>> 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...

UTwente strijdt met robotica tegen borstkanker

Promovendus Vincent Groenhuis verzachtte met verschillende prototypes van 3D geprinte biopsierobots het leed van de patiënt en maakt borstkankeronderzoek nauwkeuriger en efficiënter.

3 miljoen euro voor 22 Extended Reality-projecten

VLAIO steunt ondernemers om de mogelijkheden van Extended Reality-technologie te verkennen, samen met aanbiedende bedrijven. Extended Reality omvat Virtual Reality en Augmented Reality.

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

Een grote nieuwe deeltjesversneller bij CERN, met een omtrek van 100 kilometer, is de verstandigste keus om de deeltjesfysica de komende decennia echt vooruit te helpen.

5 goede redenen om Prototyping MNE 2020 te bezoeken

Met de 4e industriële revolutie en industry 4.0 zijn er twee bruggen die dringend moeten gebouwd worden. Er is de digitale brug tussen IT en OT en de time-to-market brug.

Agfa-Gevaert benoemt Pascal Juéry als nieuwe CEO

Op 1 februari 2020 zal Fransman Pascal Juéry (54) Christian Reinaudo opvolgen als nieuwe CEO van Agfa-Gevaert. Die laatste blijft wel lid van de raad van bestuur.

VIL wil magazijnen toekomstgericht maken

Met het project ‘Future Proof Warehousing’ biedt VIL bedrijven inzicht in de mogelijkheden van digitalisatie en automatisatie voor een efficiënt, veilig en futureproof magazijn.

Schaaf je kennis over stoom bij tijdens de stoomcursus 2020

In tal van industriële sectoren wordt stoom als warmtedrager voor diverse productieprocessen gebruikt. We denken daarbij aan de chemische sector, maar o aan de voedings- en textielindustrie.

Evonetix schaalt samen met imec productie microchips op

Evonetix, dat een desktoptoestel voor DNA-synthese ontwikkelt op basis van een vernieuwende microchip, gaat samenwerken met onderzoeks- en innovatiehub imec.

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