在他们最新的工程技术中，史蒂文斯理工学院的研究人员从一家杂货店购买了一种普通的白色纽扣蘑菇，并使其仿生，通过三维打印的蓝藻菌群加压，产生电和石墨烯纳米带的涡流，可以收集当前的情况。
这项发表在11月7日《纳米快报》上的工作听起来可能像《爱丽丝梦游仙境》中的内容，但混合动力是更广泛努力的一部分，以更好地提高我们对细胞生物机械的理解，以及如何使用那些复杂的分子齿轮和杠杆来为国防、医疗保健和环境创造新技术和有用的系统。
史蒂文斯大学机械工程助理教授Manu Mannoor说：“在这种情况下，我们的系统——这种仿生蘑菇——可以发电。“通过整合可以发电的蓝藻和可以收集电流的纳米材料，我们可以更好地获得它们独特的属性，增强它们，创造一个全新的功能仿生系统。”
产生蓝细菌的能力在生物工程领域是众所周知的。然而，研究人员只在生物工程系统中使用这些微生物，因为蓝细菌不能在人工生物相容性表面上长时间存活。曼诺和苏迪普乔希是他实验室的博士后研究人员。他想知道白蘑菇是否能提供合适的环境——营养、水分、酸碱度和温度——蓝藻能产生蓝藻，而这些蘑菇自然有丰富的微生物区系来代替蓝藻。权力长久。
Mannoor和Joshi说，当放在白按钮蘑菇的盖子上时，蓝藻细胞会持续几天，硅胶和死蘑菇是合适的对照。乔希说：“蘑菇基本上是一种合适的环境基质，具有滋养能量产生蓝藻的高级功能。“我们首次展示了混合系统可以在两个不同的微生物王国之间进行人工协作或工程共生。”
Mannoor和Joshi首先用基于机械臂的3D打印机打印了含有石墨烯纳米带的“电子墨水”。这个印刷的分支网络像纳米探针一样作为蘑菇帽顶部的电力收集网络，以获取蓝细菌细胞中产生的生物电子。曼诺解释说，想象一下，将一根针插入单个细胞以获取内部电信号。
接下来，他们将含有蓝细菌的“生物墨水”以螺旋图案打印在蘑菇帽上，该图案在几个接触点与电子墨水相交。在这些位置，电子可以通过蓝藻的外膜转移到石墨烯纳米带的导电网络中。照亮蘑菇，激活蓝细菌的光合作用，并产生光电流。
除了在工程共生中长寿的蓝细菌之外，Mannoor和Joshi还表明，这些细菌产生的电可以根据它们的密度和排列而变化，这样它们就会密集地聚集在一起，产生的电就越多。通过3D打印，可以将它们组装起来，使它们的发电活性比使用实验室移液器铸造的蓝藻细菌提高8倍。
最近，一些研究人员打印了具有不同空间几何图案的3D打印细菌细胞，但Mannoor、Joshi和合著者Ellexis Cook不仅率先对它们进行建模，以增强它们的发电行为，还将其整合到功能仿生建筑的开发中。
Mannoor说：“通过这项工作，我们可以想象下一代生物杂交应用的巨大机会。“例如，一些细菌可以发光，而另一些细菌可以感知毒素或产生燃料。通过将这些微生物与纳米材料无缝集成，我们可以为环境、国防、医疗保健和许多其他领域实现许多其他令人惊叹的设计生物混合物。”
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