Om een bacterie aan het fotosynthetiseren te krijgen, moet je hem nanogouddeeltjes laten inslikken. En dat doet hij graag, ontdekte de groep van Berkeley-onderzoeker Peidong Yang.

Die nanodeeltjes bestaan uit precies 22 goudatomen. Ze werken als photosensitizer: ze vangen fotonen in, en geven dan elektronen af. Die kunnen dan weer de zogeheten Wood-Ljungdahlroute voeden, een bestaand bacterieel mechanisme dat CO₂ gebruikt als koolstofbron voor onder meer azijnzuur.

De bacterie in kwestie heet Moorella thermoacetica. Normaal gesproken haalt hij de energie voor de Wood-Ljungdahlroute uit andere bronnen. Yang liet al eens zien dat je hem kunt voeden met de elektronen, die vrijkomen uit cadmiumsulfidenanodeeltjes wanneer daar zichtbaar licht op valt. CdS is echter toxisch voor bacteriën en moet dus aan de buitenkant van het celmembraan blijven. Het goede nieuws is dat de nanodeeltjes daar zichzelf op neerslaan, het slechte nieuws is dat de elektronen eerst via membraaneiwitten naar binnen moeten worden gesluisd, wat niet best is voor het energetisch rendement.

In Nature Nanotechnology schrijft Yang nu dat je M. thermoacetica kunt kweken in een suspensie van nanogouddeeltjes, elk gecoat met 18 glutathionmoleculen. De bacteriën vreten die deeltjes dan gretig op, en voorzien zichzelf zo van een interne lichtgevoelige elektronenbron. Die deeltjes zijn niet merkbaar toxisch, en als je er een lamp op zet blijken ze inderdaad de azijnzuurproductie te verhogen. De kwantumefficiëntie is met 2,86 % nog steeds niet geweldig, maar eenderde beter dan bij de CdS-nanodeeltjes.

Bijkomend effect is dat de nanogouddeeltjes de vrije radicalen lijken te neutraliseren, die ontstaan als onvermijdbaar nevenproduct van de belichting. Dat verlengt dan weer de levensduur van de bacteriën.

bron: UC Berkeley