Vergoldete Bakterien messen die Feuchte

Metallische Nanopartikel haben völlig andere elektronische Eigenschaften als größere Partikel; sie sind daher sehr interessant für die Nanoelektronik. Um Nanopartikel nutzen zu können, müssen sie auf einen geeigneten Träger aufgebracht werden.

"Biologische Strukturen haben sich als viel versprechende Träger erwiesen - vor allem, wenn es gelingt, ihre Antworten auf einen Reiz zu integrieren." erklärt Ravi Saraf, Professor am Institut für Technische Chemie.

Saraf und sein Mitstreiter Vikas Berry stellten einen mit hauchfeinen Elektroden aus Gold überzogenen Chip her und gaben eine Suspension von Bacillus cereus auf. Auf einer derartigen Oberfläche lagern sich die länglichen Bakterien grundsätzlich so an, dass sie Brücken zwischen den Elektrodenpaaren bilden.

Nun kommen die Nanopartikel ins Spiel: Die Forscher tunkten ihren Chip in eine Lösung von Goldnanopartikeln, die mit Polylysin, einem synthetischen Protein, beschichtet waren. Von der Bakterienoberfläche werden die winzigen Goldkügelchen stark angezogen. Diese trägt lange bürstenförmige, sehr bewegliche Kettenmoleküle, die negativ geladen sind. Wie Tentakeln umfassen sie die positiv geladenen Goldpartikel und halten sie fest. Am Ende des Prozesses sind die Bakterien von einer dünnen Schicht aus Goldnanopartikeln umhüllt - und immer noch am Leben.

Die Forscher legten eine Spannung von zehn Volt an die Elektrodenpaare auf dem Chip und maßen den Strom über die bakteriellen Brücken - fertig war der bioelektronische Feuchtesensor: Wird der Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung von Null auf 20 Prozent erhöht, geht der registrierte Strom um den Faktor 40 zurück.

Bei Feuchtigkeit schwillt die Bakterienmembran an. Dadurch vergrößern sich die Abstände zwischen den einzelnen angelagerten Goldnanopartikeln um etwa 0,2 nm. Das ist nicht viel, aber es reicht, um den Elektronentransport zwischen den Partikeln zu erschweren.

COMPAMED.de; Quelle: Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.