科學(xué)家利用蛋白質(zhì)納米線制作出高靈敏化學(xué)傳感器

　　5月14日消息，馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）的一個(gè)研究小組本周在《納米研究》（nanosearch）雜志上撰文稱，他們已經(jīng)開發(fā)出了生物電子氨氣傳感器，該傳感器是有史以來最敏感的傳感器之一。

　　該傳感器使用來自細(xì)菌地桿菌（Geobacter）的導(dǎo)電蛋白質(zhì)納米線為電子器件提供生物材料。30多年前，資深作家、微生物學(xué)家德里克洛夫利在河泥中發(fā)現(xiàn)了地桿菌（Geobacter），這些微生物生長(zhǎng)出毛發(fā)狀的蛋白質(zhì)細(xì)絲，可作為納米級(jí)的“電線”，為它們的營(yíng)養(yǎng)輸送電荷，并與其他細(xì)菌交流。

　　第一作者、生物醫(yī)學(xué)工程博士生亞歷山大·史密斯（Alexander Smith）以及他的導(dǎo)師姚軍（Jun Yao）和洛夫利（Lovley）表明，他們?cè)O(shè)計(jì)了第一個(gè)測(cè)量氨氣的傳感器，因?yàn)榘睔鈱?duì)農(nóng)業(yè)、環(huán)境和生物醫(yī)學(xué)都很重要。例如，在人類，呼吸中的氨可能是疾病的信號(hào)，而在家禽養(yǎng)殖中，必須密切監(jiān)測(cè)和控制氣體，以確保鳥類健康和舒適，并避免飼料失衡和生產(chǎn)損失。

　　史密斯說：“這種傳感器可以進(jìn)行高精度的傳感，它比以前的電子傳感器好多了?，F(xiàn)有的電子傳感器通常要么靈敏度有限，要么靈敏度低，而且容易受到其他氣體的干擾。而除了功能優(yōu)越、成本低廉外，我們的傳感器是可生物降解的，因此不會(huì)產(chǎn)生電子垃圾，而且它們是由使用可再生原料的細(xì)菌可持續(xù)生產(chǎn)的，而無需使用有毒化學(xué)物質(zhì)?！?/p>

　　史密斯（Smith）在他的博士學(xué)位期間進(jìn)行了18個(gè)月的實(shí)驗(yàn)，從他的導(dǎo)師洛夫利（Lovley）的早期研究中可以知道，蛋白質(zhì)納米線的電導(dǎo)率隨蛋白質(zhì)納米線周圍溶液的pH值（酸或堿水平）而變化，這促使研究人員測(cè)試了他們對(duì)生物傳感的分子結(jié)合具有高度反應(yīng)性的想法。

　　史密斯指出：“如果將它們暴露于化學(xué)物質(zhì)中，其性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，并且可以測(cè)量響應(yīng)。當(dāng)將納米線暴露在氨水中時(shí)，反應(yīng)非常明顯，意義重大。早期，我們發(fā)現(xiàn)我們可以調(diào)整傳感器的方式，顯示出這種重要的反應(yīng)，它們對(duì)氨非常敏感，而對(duì)其他化合物的敏感度要低得多，因此該傳感器非常特殊?！?/p>

　　洛夫利補(bǔ)充說，“這種“非常穩(wěn)定”的納米線能持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，傳感器在使用數(shù)月后能持續(xù)穩(wěn)定地工作，并且工作得非常好。這個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域與我們之前的研究完全不同，這項(xiàng)工作是納米線傳感器概念的第一個(gè)證明，一旦我們回到實(shí)驗(yàn)室，我們將開發(fā)其他化合物的傳感器，我們正在為一系列其他化合物調(diào)整它們。”

　　此前，研究小組報(bào)告說，他們使用蛋白質(zhì)納米線從濕度中獲取能量，并將其作為生物計(jì)算的存儲(chǔ)器。