Den bioniska champinjonen – när biologi växer ihop med nanoteknik

Vad skapas i gränssnittet mellan det levande och det mänskligt konstruerade?

Forskare vid Stevens Institute of Technology uppger sig ha skapat en bionisk svamp – en sammansmältning av biologi, nanoteknik och elektronik, med utgångspunkt från en champinjon inhandlad i en matvaruaffär.

En bionisk svamp? Bionics brukar definieras som biologiskt inspirerad ingenjörskonst – dvs konsten att låta sig inspireras av naturens lösningar för att sedan efterhärma deras mekanik. Ett berömt exempel är t ex kardborrband. Men med svampen har man gått betydligt längre: det är en bio-hybrid. Biologiska delar sammankopplade – eller sammanväxta! – med teknik. Är detta egentligen en cybernetisk organism, något vi tidigare endast mött på filmduken? En första liten cyborg??

Fotosyntetiska bakterier + nanoteknik + 3D-printing + elektronik + en matsvamp!

Recept för bionisk svamp:

  • Tillverka grafen – kolatomer arrangerade i ett synnerligen tunt och exceptionellt effektivt elektriskt ledande material
  • Gör ett ”elektriskt bläck” som innehåller nanoband av grafen.
  • 3D-printa det elektroniska bläcket, med hjälp av en robotarm, över svampen
  • Gör ett ”bio-bläck” fyllt med fotosyntetiska cyanobakterier
  • 3D-printa kluster av dessa cyanobakterier i virvlande mönster över champinjonhatten

Voilà! De fotosyntetiska cyanobakterierna omvandlar solljus till elektricitet. Elektronerna fångas upp i noder på de band av grafen som täcker champinjonens hatt, och leds vidare. Bio-hybriden alstrar nu elektricitet genom sin levande beståndsdel.

Vad har då champinjonen för funktion? Det visade sig helt enkelt att den erbjöd ett material som cyanobakterierna kunde leva på betydligt längre än på människo-tillverkade, syntetiska material. Svampen hyser redan ett eget mikrobiellt ekosystem, dock utan cyanobakterier, genom att tillhandahålla rätt fuktmängd, pH-värde, temperatur samt erbjuda tillgång till näringsämnen.

“Med hjälp av detta resultat kan vi föreställa oss enorma möjligheter för nästa generations bio-hybrider”, säger en av forskarna. “Till exempel så kan vissa bakterier lysa, medan andra känner av närvaron av gifter eller producerar bränsle. Genom att sömlöst integrera dessa mikroorganismer med nanomaterial skulle vi kunna realisera mängder av fantastiska, designade bio-hybrider för miljö, försvar, sjukvård och många andra områden.”  

Framtidens möjliga applikationer verkar oändliga

Den tekniskt designade (och fullständigt onaturliga) symbiosen visar hur naturens metoder och processer kan sammanlänkas med högteknologi, till något som har en specifik funktion.

Detta leder onekligen tanken vidare i banor som svindlar. Men utvecklingen är en konkret och praktisk del av det som kommit att kallas ”Den fjärde industriella revolutionen”. Den fjärde industriella revolutionen leder i sin tur fram till det vi valt att kalla BioConcept City – en framtidsvision där bioteknik integrerats i vardagslivet. Där mikroorganismer utgör den ”levande delen” i en mängd olika tekniska symbioser.

Jordklotet är i sin helhet överdragen av en levande biofilm som består av mikroorganismer. På samma sätt är stora delar av BioConcept City iklädd en biofilm – men av mikroorganismer utvalda för sin funktion.

Läs mer om BioConcept City och mikroorganismernas obegränsade potential:

Guide  Vad innebär BioConcept City Ladda ner