Bacteriën kunnen grafeenoxide op een milieuvriendelijke manier reduceren tot grafeen. En om die bacteriën op het grafeenoxide te krijgen kun je een goedkope 3D-printer gebruiken, stellen Delftse bionanowetenschappers.

Beide ideeën staan min of meer los van elkaar maar ze komen uit de koker van dezelfde promovendus: Benjamin Lehner, uit de groep van Anne Meyer. Het grafeenproductieproces presenteert hij binnenkort op het jaarcongres van de Microbiology Society in Edinburgh, het 3D-printen beschreef hij vorige maand in ACS Synthetic Biology. De combinatie lijkt een proefballonnetje dat gretig is opgepikt door New Scientist en andere publieksmedia.

Grafeenoxide is een met waterstof en zuurstof gegarneerde vorm van grafeen die de unieke elektrische eigenschappen van de pure vorm mist, maar wél veel gemakkelijker is te produceren. Het idee om eerst grafeenoxide te maken en het vervolgens te reduceren tot grafeen is dan ook niet nieuw, maar tot nu toe heeft men het altijd geprobeerd met agressieve chemicaliën.

Lehners onderzoek laat zien dat Shewanella oneidensis het ook kan. Die bacterie staat er om bekend dat hij zuurstof onttrekt aan metaaloxides als hij het nergens anders kan vinden, en grafeenoxide kan nu worden toegevoegd aan zijn lijstje met mogelijke substraten.

Het printproces werkt met een ‘bio-inkt’ die voornamelijk bestaat uit alginaat, een polysacharide uit zeewier dat crosslinks vormt, en daardoor geleert, zodra het in contact komt met calciumionen. Meng je er bacteriën door, dan blijken ze dit proces te kunnen overleven en actief te kunnen blijven.

Het is Lehner gelukt die inkt zo samen te stellen dat ze zich laat verwerken met een simpele 3D-printer, waarvan je de gebruikelijke printkop vervangt door een pipetpunt, een slangetje en een pompje. Je kunt zo lijntjes trekken van minimaal ongeveer 1 mm breed en 0,15 mm hoog. Om de eerste laag te laten uitharden verspreid je calciumchloride over de ondergrond; de calciumionen blijken daarna snel genoeg naar boven te diffunderen om de volgende lagen ook weer te laten uitharden.

Meyer wil het onder meer gebruiken om biofilmvorming te bestuderen door bacteriën op een ondergrond (bijvoorbeeld tandglazuur) te printen, de hechting te testen en te kijken of genetische modificaties daar iets aan veranderen.

In eerste instantie is de inkt uitgeprobeerd met E. coli. Maar S. oneidensis zou natuurlijk ook moeten kunnen. Het is de vraag of een printer de handigste manier is om een bacterie op grafeenoxide los te laten, maar je zou wel kunnen denken aan het ‘printen’ van geleidende grafeenbanen waar resten grafeenoxide als isolator tussen zitten.

bron: TU Delft