‘绿色’ 电子材料生产与合成生物学

科学家们在马萨诸塞大学阿默斯特报告在最新一期的 Smallthat 基因，他们设计了一新株细菌，旋转出极薄和高度导电丝组成的单独的具有无毒、 天然氨基酸。

微生物学家德里克可爱说的电线，它的竞争对手人类已知的最薄的电线，为首的研究人员从可再生、 廉价的原料生产和避免的苛刻的化学过程，通常用来生产纳米电子材料。

扑通说，”需要提供新电子材料的来源，满足日益增加的需求做出更小、 更强大的电子设备在以可持续的方式”。能力大批量生产这种薄的导电导线与这种可持续性技术有许多潜在的应用在电子设备中，运作不仅作为电线，但也是晶体管和电容。提出应用包括生物相容性传感器，计算设备，以及太阳能电池板组件。

十年前，当很新和他的同事发现杆菌，一种常见的土壤微生物，可以产生”微生物的纳米线，”帮助生长在铁矿物质丰富土壤中的微生物的导电蛋白丝开始这方面的进步。这些微生物的纳米线导电足以满足这种细菌的需求，但他们的电导率低于的化学家们可以合成的有机电线电导率。

“我们学到更多关于微生物的纳米线的工作我们意识到，有可能提高对大自然的设计，”说扑通。”我们知道一类氨基酸是重要的传导性，所以我们重新安排这些氨基酸生产合成的纳米线，我们认为可能是更导电。

他们发现要做到这一点的伎俩是引入色氨酸，一种天然纳米线中不存在的氨基酸。色氨酸是常见的芳香族氨基酸土耳其吃感恩节后导致嗜睡而闻名。然而，它也是在纳米尺度下运送电子非常有效。

“我们设计合成纳米线中色氨酸插入在哪里使用苯丙氨酸性质并放在另一个色氨酸酪氨酸之一。我们希望得到幸运和那杆菌仍可能从这个合成的多肽和也许双纳米线导电性，形成纳米线”说，扑通。

结果大大超出了科学家们的预期。他们基因工程菌杆菌和制造大量的合成纳米线 2000年倍导电比天然生物产品。一个额外的好处是，合成的纳米线，扑通作为”biowire”是指，直径只有一半的天然产品。

“我们被吹走了这一结果，”扑通说。Biowire 的电导率超过了许多类型的化学合成有机纳米线与类似的直径。极薄直径 1.5 纳米 （超过 60000 次比人类的头发细） 意味着成千上万的电线可以容易地挤进很小的空间。

额外的好处是，使 biowire 不需要任何其他纳米线的合成需要的危险化学品。此外，biowire 包含没有毒性的成分。他注意到”杆菌可以生长在廉价可再生有机原料所以它是一个非常 ‘绿色’ 的过程，”。并且，虽然 biowire 用蛋白制成，经久耐用。事实上，扑通的实验室不得不工作几个月来建立一种方法把它分解。

“这是相当不寻常的蛋白，”扑通说。他补充说，”这可能仅仅是个开始”。在他的实验室的研究人员最近生产超过 20 其他杆菌菌株，每生产一个独特 biowire 变形与新的氨基酸组合。他指出，”我希望我们最初的成功将会吸引更多的资金，以加速发现过程。我们都希望我们可以修改 biowire 以其他的方式来拓展其潜在的应用领域。