Bakterien wurden dazu gebracht, Strom zu erzeugen, wenn sie gefährliche Substanzen finden – und das haben sie getan, indem sie diese in einer Zelle „verklemmten“.

Neue biosensorische System: Bakterien als „elektrische“ Detektoren

Wissenschaftler haben einen vielversprechenden bioelektronischen Sensor entwickelt, bei dem lebende Bakterien ein elektrisches Signal erzeugen, wenn bestimmte Substanzen in einer Flüssigkeit nachgewiesen werden. Die Technologie basiert auf einem Chitin-Gel – einem natürlichen Polymer, das hauptsächlich aus Schalen von Krebstieren (aber auch aus Muscheln, Pilzen und Insekten) gewonnen wird. Durch dieses Material wird der Sensor sogar für die Kontrolle von Lebensmitteln sicher; erste Tests wurden an Milch durchgeführt, wo er unerwünschte Verunreinigungen erkennt.

Wie Bakterien-Generatoren funktionieren
Bakterien, die Strom erzeugen können, sind schon lange bekannt. Ihre Vielfalt ermöglicht es, geeignete Stämme je nach zu identifizierenden Substanzen auszuwählen. Das Problem bestand darin, dass bei der Einwirkung von Kolonien in Flüssigkeit sie entweder selbst ausgespült wurden oder das Mediator-Molekül, das für die Elektronenübertragung an die Elektroden notwendig ist, ausgewaschen wurde.

Lösung: Chitin-Gel
Das Chitin-Gel spielt die Rolle einer „Festung“:

- Es hält Bakterien und Mediatoren innerhalb der Umgebung fest;
- Es bietet eine Basis zur Befestigung von Redox-Mediatoren, die Elektronen von aktivierten Bakterien zu den Elektroden übertragen.

Chitin ist sicher für Menschen und die Umwelt und ersetzt leicht synthetische Träger.

Sensor in Aktion
Bei Kontakt mit Zielverunreinigungen (z. B. toxischen Substanzen in Abwasser oder Lebensmitteln) starten Mikroorganismen die Atmungskette der Elektronenübertragung. Dies führt zu einem stabilen elektrischen Signal, das mit spezieller Ausrüstung registriert werden kann.

In einer Testarbeit wurde ein Sensor mit modifizierten probiotischen Bakterien *Lactobacillus plantarum* in Milch eingebracht. Die Bakterien reagieren auf das Vorhandensein des Konservierungsmittels Saccin P und erzeugen innerhalb weniger Stunden ein elektrisches Signal. So hat der Sensor die gesuchte Substanz erfolgreich erkannt und elektrische Aktivität gezeigt.

Ausblick
Die entwickelte Technologie eröffnet neue Möglichkeiten zur Überwachung von Wasser- und Lebensmittelqualität. Zukünftig kann sie in Industrie, Umweltkontrolle und Gesundheitswesen eingesetzt werden, um den Übergang zu „grünen“ Lösungen auf Basis lebender Mikroorganismen voranzutreiben.