- 一種新的高度敏感的化學傳感器使用蛋白質納米線
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2020/9/16
從Geobacter（背景）收集的蛋白質納米線（淺綠色）夾在電極（金）之間，形成用于檢測生物分子的生物電子傳感器（紅色）。圖片來源：麻省大學阿默斯特分校/姚實驗室
馬薩諸塞州阿默斯特大學的一個團隊在《納米研究》（NanoResearch）期刊上寫道，他們本周報告說，他們已經開發出生物電子氨氣傳感器，這是有史以來最敏感的傳感器之一。
該傳感器使用源自細菌Geobacter 的導電蛋白納米線為電子設備提供生物材料。30多年前，資深作家和微生物學家德里克·洛夫利（Derek Lovley）在河泥中發現了Geobacter。微生物會長出像頭發一樣的蛋白質細絲，充當納米級“金屬絲”，以轉移電荷來滋養它們并與其他細菌交流。
生物醫學工程博士學位的第一作者和作者亞歷山大·史密斯（Alexander Smith）與其顧問Jun Yao和Lovley說，他們設計了這種用于測量氨的第一個傳感器，因為該氣體對農業，環境和生物醫學至關重要。例如，在人類中，呼吸中的氨氣可能預示著疾病，而在禽類養殖中，必須對禽類的健康和舒適性進行嚴密監測和控制，避免飼料不平衡和生產損失。
姚說：“這種傳感器使您能夠進行高精度傳感；比以前的電子傳感器要好得多。” Smith補充說：“每次進行新的實驗時，我都會感到驚喜。我們并不期望他們像他們那樣出色地工作。我真的認為它們會對世界產生真正的積極影響。”
史密斯說，現有的電子傳感器通常靈敏度有限或靈敏度低，并且容易受到其他氣體的干擾。他補充說，除了卓越的功能和低成本之外，“我們的傳感器是可生物降解的，因此不會產生電子廢物，而且它們是使用可再生原料通過細菌可持續生產的，而無需使用有毒化學物質。”
史密斯（Smith）在他的博士學位期間進行了過去18個月的實驗。工作。從洛夫利（Lovley）的早期研究中可以知道，蛋白質納米線的電導率隨蛋白質納米線周圍溶液的pH值（酸或堿水平）而變化。這促使研究人員檢驗了這種想法，即他們可以對生物傳感的分子結合高度敏感。Smith指出：“如果將它們暴露于化學物質中，其性質會發生變化，并且可以測量響應。”
史密斯說，當他將納米線暴露在氨氣中時，“反應確實非常顯著且顯著”。“很早以前，我們發現我們可以以顯示出這種顯著響應的方式對傳感器進行調整。它們對氨非常敏感，對其他化合物的敏感度則低得多，因此傳感器可以非常特殊。”
Lovley補充說，“非常穩定”的納米線可以持續很長時間，在使用數月后，該傳感器可以始終如一地穩定運行，并且表現出色，“非常了不起”。
姚說：“這些蛋白質納米線總是令我驚訝。這種新用途與我們以前研究的領域完全不同。” 此前，研究小組曾報道使用蛋白質納米線從濕度中收集能量，并將其用作生物計算的憶阻器。
史密斯自稱為“企業家”，因與他和e-Biologics組成的公司的創業業務計劃而獲得了UMass Amherst的2018年創新挑戰賽的第一名。研究人員跟蹤了專利申請，籌款，業務發展和研發計劃。
Lovley說：“這項工作是納米線傳感器的第一個概念驗證。一旦回到實驗室，我們將開發用于其他化合物的傳感器。我們正在努力針對一系列其他化合物進行調整。”
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