Бактерий заставили генерировать электричество, когда они находят опасные вещества – и это сделали, «прикрыв» их в клетке.

Новая биосенсорная система: бактерии как «электрические» детекторы

Учёные создали перспективный био‑электронный датчик, в котором живые бактерии генерируют электрический сигнал при обнаружении определённых веществ в жидкости. Технология основана на гидрогеле из хитозана – природного полимера, получаемого преимущественно из панцирей ракообразных (но также и из моллюсков, грибов, насекомых). Благодаря этому материалу датчик становится безопасным даже для контроля пищевых продуктов; первые испытания проведены на молоке, где он обнаруживает нежелательные примеси.

Как работают бактерии‑генераторы

Бактерии, способные вырабатывать электричество, известны уже давно. Их разнообразие позволяет выбирать подходящие штаммы в зависимости от того, какие вещества нужно выявлять. Проблема заключалась в том, что при погружении колоний в жидкость они либо сами вымывались, либо вымывалось вещество‑медиатор, необходимое для передачи электронов к электродам.

Решение: хитозановый гидрогель

Гидрогель из хитозана выполняет роль «крепости»:
- удерживает бактерии и медиаторы внутри среды;
- обеспечивает основу для крепления редокс‑медиаторов, которые передают электроны от активированных бактерий к электродам.

Хитозан безопасен для человека и окружающей среды, а также легко заменяет синтетические носители.

Датчик в действии

При контакте с целевыми загрязнителями (например, токсичными веществами в сточных водах или пищевых продуктах) микроорганизмы запускают дыхательную цепь переноса электронов. Это приводит к стабильному электрическому сигналу, который можно регистрировать специальным оборудованием.

В тестовой работе датчик с модифицированными пробиотическими бактериями *Lactobacillus plantarum* был помещён в молоко. Бактерии реагируют на присутствие консерванта сакацина P, генерируя электрический сигнал через несколько часов. Таким образом, датчик успешно обнаружил искомое вещество и проявил электрическую активность.

Перспективы применения

Разработанная технология открывает новые возможности для мониторинга качества воды и пищевых продуктов. В дальнейшем её можно внедрить в промышленность, экологический контроль и здравоохранение, способствуя переходу к «зелёным» решениям на основе живых микроорганизмов.