Elektronische Geräte wandeln sich von starren Systemen zu adaptiven Plattformen. Forscher der Binghamton University entwickeln „aktive Metall“-Verbundwerkstoffe, in die bakterielle Endosporen eingebettet sind. Dies eröffnet neue Wege für die dynamische Kommunikationsintegration elektronischer und biologischer Systeme. Das Team um Professor Seokheun „Sean“ Choi veröffentlichte seine Forschungsergebnisse in der Fachzeitschrift *Advanced Functional Materials* und zeigte damit das Potenzial flüssiger aktiver Metallverbundwerkstoffe für die Bioelektronik auf.

Herkömmliche bioelektronische Projekte nutzen häufig leitfähige Polymermaterialien, doch die Integration von Flüssigmetallen stellt eine Herausforderung dar. Ihre Hydrophobie behindert die Haftung am Elektronensubstrat, und die Exposition führt leicht zur Bildung einer Oxidschicht, die den Elektronenfluss einschränkt und die Kommunikation zwischen den Systemen stört. Professor Cui weist darauf hin, dass Polymere weniger leitfähig als Metalle sind und bioelektronische Geräte oft in rauen Umgebungen eingesetzt werden, was Selbstheilungsfähigkeiten erfordert. Elektrogene Bakterien spielen dabei eine entscheidende Rolle; er kombinierte Flüssigmetall mit ruhenden Endosporen von Bacillus subtilis, um ein neuartiges Kompositmaterial zu entwickeln.

„Die chemischen funktionellen Gruppen auf der Sporenoberfläche interagieren mit der flüssigen Metalloxidschicht und erzeugen eine starke Anziehungskraft, die die Oxidschicht aufbricht und die Leitfähigkeit des Metalls wiederherstellt“, erklärte Professor Cui. Dieses Kompositmaterial wird leicht von Substraten wie Papier absorbiert, wobei die hervorragenden Eigenschaften des Metalls erhalten bleiben und seine Leitfähigkeit nach der Sporenkeimung zunimmt. Noch wichtiger ist, dass das Material selbstheilende Eigenschaften besitzt und beschädigte Stellen selbstständig auffüllt. Dies bietet eine Lösung für Situationen, in denen beschädigte Schaltkreise schwer zu reparieren sind.

Aktuell sind weitere Experimente erforderlich, um die Aktivierung von Endosporen zu kontrollieren und die Langzeitstabilität zu bewerten. Zukünftig bergen solche Materialien das Potenzial, tragbare oder implantierbare Geräte sicher und direkt mit menschlichem Gewebe zu verbinden und so Kommunikationsfehler zwischen elektronischen und biologischen Systemen zu beheben. „Elektrogene Bakterien lassen sich nahtlos in lebende Elektroden integrieren und verbinden so die beiden Systeme“, erklärte Professor Cui.

Weitere Informationen: Maryam Rezaie et al., „Aktive Flüssigmetall-Komposite mit elektrogenerierten Endosporen für die Bioelektronik der nächsten Generation“, *Advanced Functional Materials* (2025). Zeitschrifteninformationen: *Advanced Functional Materials*