Forscher verwenden 3D-gedruckte Bakterien um graphen-ähnliches Material zu produzieren

Forscher an der Delft University of Technology in den Niederlanden verwenden 3D gedruckte Bakterien, um graphenartige  Materialien zu schaffen. Die  Bakterien werden in einer präzisen Linie gedruckt und ziehen Sauerstoffatome aus Graphenoxid, um es umzuwandeln.

Graphen besitzt eine dünne Schicht von reinen Kohlenstoffatomen und ist sowohl das leichteste Material als auch die stärkste Verbindung, die dem Menschen bekannt ist. Das Material ist daher hoch begehrt. Die Herstellung von Graphen ist jedoch sehr kostspielig, benötigt viel Zeit und es werden eine Vielzahl von toxischen Chemikalien verwendet. Jetzt  haben Forscher an der TU Delft eine 3D-Druckmethode entwickelt, die verwendet werden kann, um ein Material zu schaffen, das Graphen ausgesprochen ähnlich ist.

Der graphen-ähnliche Stoff wird mit Hilfe von 3D gedruckten Bakterien (Shewanella oneidensis) hergestellt, die in präzisen  Linien, 1 Millimeter breit, mit einem 3D-Drucker abgelegt werden können. Um Graphenoxid – eine  Verbindung aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff – umzuwandeln, „reduzieren“ die Mikroorganismen den Stoff, das heißt sie ziehen Sauerstoffatome aus dem Material. Dieses Ziel kann auch mit Hitze oder Chemikalien erreicht werden, aber Bakterien sind billiger.

Die  Forscher entwickelten ein spezielles Gebräu von E. coli und einem Gel aus Algen, welches auf eine  Schale mit Kalziumionen gedruckt wird. Sobald das Gel mit den Ionen in Kontakt kommt, verfestigt es sich und fixiert die Mikroorganismen. Schließlich wurde ein Graphenoxid-reduzierendes Bakterium, genannt Shewanella oneidensis gewählt, das in bestimmten Mustern auf das Material gedruckt werden kann – alles ohne extreme Temperaturen oder toxischen Chemikalien!

Dr. Anne Meyer, eine  Bionanowissenschaftlerin  an der TU Delft sagt “Je mehr sie Graphenoxid reduzieren, desto näher ist es zu Graphen. Es ist ganz einfach: es findet bei Raumtemperatur in etwas Zuckerwasser statt.”

Die Ergebnisse der Forscher wurden in der ACS Synthetic Biology in einem Forschungspaper  mit dem Titel “A Straightforward Approach for 3D Bacterial Printing” veröffentlicht. Sie werden auch auf der jährlichen Konferenz der Mikrobiologie-Gesellschaft vorgestellt, die im April in Edinburgh, Großbritannien, stattfindet.

In Zukunft konzentrieren sich die Bemühungen der Wissenschaftler auf die Verbesserung ihrer Methode – zum Beispiel durch winzige leitfähige Drähte, die in die Graphenoxidoberfläche eingefügt werden, um die Bakterienlösung  präziser aufzutragen. Eventuell könnte der Prozess auch verwendet werden, um Stoffe zu modifizieren, die in Mondstaub vorhanden sind. Es bleibt nur gespannt abzuwarten.