日前，國(guó)外《納米研究》(Nano Research)雜志發(fā)表的較新文章稱，美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的一支研究團(tuán)隊(duì)，較新開發(fā)出了有史以來(lái)較為敏感的生物電子氨氣傳感器。據(jù)悉，該傳感器使用來(lái)自細(xì)菌地桿菌(Geobacter)的導(dǎo)電蛋白質(zhì)納米線，作為電子器件提供生物材料。當(dāng)引入氨氣時(shí)，蛋白質(zhì)納米線的導(dǎo)電特性會(huì)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生可測(cè)量的響應(yīng)。研究人員稱，該傳感器可用于農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境應(yīng)用中的氨測(cè)量，而氨的存在，可能會(huì)暗示諸如牲畜或人類患者的健康問題。

　　來(lái)自細(xì)菌地桿菌(Geobacter)的導(dǎo)電蛋白質(zhì)納米線(淺綠色)夾在電極(金)之間，形成用于檢測(cè)生物分子的生物電子傳感器(紅色)。資料來(lái)源：馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校

　　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(wú)需使用有毒化學(xué)物質(zhì)?！?/span>

　　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?！?/span>

　　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。另外，根據(jù)研究小組的說法，使用細(xì)菌可持續(xù)生產(chǎn)的這款可生物降解傳感器也能夠被修改，使其適合檢測(cè)其他化合物。

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