Вирусы - это крайне необычные микроорганизмы. С формальной точки зрения они даже не являются живыми. Они содержат генетический материал (ДНК или РНК), но не способны размножаться самостоятельно. Вирусы вводят свою информацию в живые клетки и заставляют их реплицировать эти данные. Благодаря этой пиратской тактике они очень опасны, если являются болезнетворными, но в аспекте биоинженерии это довольно ценное качество. Именно его пытается заставить трудиться на благо человека группа исследователей из Массачусетского технологического института.
Ученые работают с бактериофагом М13 - вирусом, который заражает только бактерии. У него простой геном, которым можно легко манипулировать. Исследователи «высаживают» партии этих микробов на металлы, надеясь, что они закрепятся там. Поверхность вируса меняется с помощью естественных или индуцированных мутаций - они призваны помочь цепче держаться. Удачные экземпляры помещаются в бактерии, внутри которых обычно происходит размножение вирусов, в результате чего создаются миллионы копий модифицированных микробов.
Как превратить колонию способных липнуть к металлу вирусов в электрическую батарею? Микробы могут научиться цепляться за оксид кобальта или оксид марганца - соединения, которые широко применяются в аккумуляторах. Захватив металл, вирусы липнут друг к другу, образуя так называемую «нанопроволоку», которую можно использовать в электродах. Еще в 2009 году упомянутый коллектив ученых изготовил с помощью этой технологии рабочую литий-ионную батарею, которая запитала светодиодную лампу. Сегодня исследователи пытаются проделать то же самое с литий-воздушными аккумуляторами, которые теоретически могут хранить в десять раз больше энергии. Справедливости ради стоит отметить, что у этих устройств имеются серьезные недостатки. Они требуют удаления всех примесей из подающегося в них кислорода. Кроме того, у них низкая эффективность зарядки.
Вирусы идеально подходят для нанотехнологий хотя бы потому, что они уже существуют, функционируют и размножаются на микроскопическом уровне. Поэтому исследователи применяют набор инструментов, имеющийся в природе, а не создают его с нуля. К тому же описанная технология обещает быть экологически чистой. Если производство обычных электродов связано с использованием опасных для окружающей среды материалов и довольно энергозатратно, то здесь нужны только генетически модифицированные вирусы, вода и металл. Как кажется, негативное воздействие на экологию может оказать только добыча и очистка последнего из названных компонентов.
Сегодня ученые из Массачусетского технологического института работают над тем, чтобы заставить вирусы расти упорядоченно и предсказуемо, выстраиваясь в обрисованную выше проволоку. Хочется пожелать им всяческих успехов в этом деле, ведь далеко не всегда человеку удается использовать себе во благо сильные стороны своих исконных врагов, коими считаются вирусы.
