一种通过表面工程处理的微生物网络制成的可编程生物力传感器

《Nature Communications》：A programmable living force sensor fabricated with surface engineered microbial network

　　

摘要

近年来，通过将经过合理改造的微生物融入其中，工程化活体材料已逐渐应用于生物电子学领域。将活体材料与力传感器相结合，为克服传统传感器的缺陷提供了新的途径，比如脆弱性和易受拉伸影响的问题。在此，我们展示了一种可编程的活体力传感器，它通过表面工程化的微生物网络以自下而上的方式构建，可用于人机接口。细菌细胞经过基因改造，能够形成表面锚定的亲和对，从而实现细菌在宏观尺度上的聚集。该微生物网络作为导电层和传感层，被封装在弹性管中，进而构成宏观力传感器。这种活体传感器具有可调的测量范围、数十毫秒内的快速自我恢复能力，而且令人惊讶的是，其在拉伸800%的情况下电阻仅增加约30%，表现出极佳的抗拉伸性能。这种生物集成方法使得微生物能够制造出坚固且可重构的力传感器，适用于拉伸、动态及极端机械环境。