設計用於傳導和發電的細菌：澳洲的一項發現

澳洲新南威爾斯大學（UNSW）的研究人員成功改造了細菌產生的蛋白絲，使其能夠導電，甚至可以利用空氣中的水分來利用它。

這項涵蓋蛋白質工程和奈米電子學的跨學科研究有朝一日可以幫助科學家開發“綠色電子產品”，」大學新聞稿寫道。研究結果發表在《 Small》雜誌。

無處不在的現代電子產品是採用能源密集型工藝和劇毒成分製成的。這些對於促進電子在設備內的運動和進行工作是必要的。

另一方面，自然界中的一些事件也需要電子的運動。例如，在植物用於生產食物的光合作用過程中，葉綠素會透過各種蛋白質分子移動電子。細菌系統也使用稱為奈米線的導電絲跨膜傳輸電子。

Heam 整合到細菌結構中

細菌奈米線可以導電，並有可能用於設計感測系統。然而，在被細菌收穫後，這些奈米線很難修改，因此功能有限。

「為了克服這些限制，我們利用大腸桿菌對纖維進行了基因改造，」參與這項工作的新南威爾斯大學博士後研究員 Lorenzo Travaglini 說。

「我們修改了大腸桿菌的DNA，使細菌不僅能產生生存所需的蛋白質，還能建造我們設計的特定蛋白質，然後在實驗室中對其進行改造並組裝成奈米線，」他在《Travaglini》中解釋道。

有趣的是，這種使奈米線具有高導電性的額外分子是血紅素，這是一種常見於動物血液中的鐵基圓形結構，用於將氧氣輸送到身體的不同部位。血紅素是血紅素中存在的一種分子

新南威爾斯大學團隊深入研究了細菌奈米線，結果表明，當赤鐵礦分子緊密排列在一起時，它們也可以進行電子轉移。特拉瓦利尼和他的團隊將赤鐵礦整合到他們的工程細絲中，希望如果彼此距離足夠近，電子能夠在赤鐵礦分子之間跳躍。

透過測量存在和不存在血紅素分子的情況下細絲的電導率，研究人員證實鐵基分子使蛋白質具有導電性。

在廣泛的測試中，研究人員發現，當環境條件濕度在 20% 到 30% 之間時，電流最強。

當電極之間夾有越來越多的導電材料重複測試時，研究人員證實，水分在材料上產生了電荷梯度，並在不施加額外電位的情況下產生了額外的電流。

研究人員隨後設計了一種濕度感測器，當氣流經過細菌時，甚至透過呼吸，該感測器會產生電流。

該團隊目前正在探索如何透過改變血腫的結構或絲狀體的環境來調整其蛋白質的特性。在一項實驗中，研究人員正在使用光敏分子來促進電子的轉移。

特拉瓦利尼強調，這項研究仍處於早期階段，它需要一段時間才能成為日常電子產品的一部分。

「這確實是一個實際應用的問題，」他在新聞稿中補充道。 “我們不知道具體需要多長時間，但我們可以看到我們正在朝著正確的方向前進。”

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