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轉(zhuǎn)科技日報劉霞據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)8月8日（北京時間）報道，美國科學(xué)家表示，他們首次發(fā)現(xiàn)，硫還原泥土桿菌體內(nèi)的微生物納米線（菌絲網(wǎng)）能長距離地傳導(dǎo)電子。最新發(fā)現(xiàn)有望徹底改變納米技術(shù)和生物電子學(xué)，讓科學(xué)家研制出更便宜且無毒的納米材料，以便制造生物傳感器和能與生物系統(tǒng)相互作用的固體電子設(shè)備
領(lǐng)導(dǎo)該研究的馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的微生物學(xué)家德里克·洛維利、物理學(xué)家馬克·托米勒在8月7日出版的《自然·納米技術(shù)》雜志在線版上撰文指出，穿越這種桿菌生物膜的菌絲網(wǎng)由數(shù)十億個細(xì)胞內(nèi)聚而成，這些絲網(wǎng)讓其生物膜具有了與廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)的人造導(dǎo)電聚合物相媲美的導(dǎo)電性，電子可在其上傳導(dǎo)，傳導(dǎo)的距離可為細(xì)菌體長的幾千倍。
科學(xué)家們稱，這是他們首次觀察到電荷沿著蛋白微絲傳導(dǎo)，以前，科學(xué)家們認(rèn)為，這樣的傳導(dǎo)需要細(xì)胞色素蛋白質(zhì)的參與，細(xì)胞色素讓電子進(jìn)行短距離“旅行”。而最新研究證明，即便沒有細(xì)胞色素，電子也能進(jìn)行“長途旅行”，這種細(xì)菌的蛋白微絲就像真正的金屬導(dǎo)線一樣。
洛維利表示：“蛋白微絲能采用這種方式導(dǎo)電是生物學(xué)領(lǐng)域的一次‘范式改變’，其對于我們理解自然的微生物過程以及其對環(huán)境治理和可再生能源的研發(fā)非常重要。”
2005年，該團隊在《自然》雜志撰文指出，硫還原泥土桿菌的納米線可能代表了生物學(xué)領(lǐng)域一個基本的新特性，其能通過納米線將電子運送到體內(nèi)的氧化鐵（其對該細(xì)菌的作用就像氧氣對人一樣），但他們沒有給出其具體的運作機制。現(xiàn)在，在實驗室中，科學(xué)家們用電極取代了氧化鐵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該細(xì)菌產(chǎn)生了厚的、帶電的導(dǎo)電生物膜。科學(xué)家們使用不同的菌株進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，生物膜內(nèi)的導(dǎo)電性可能歸功于貫穿于生物膜的納米線網(wǎng)絡(luò)。
托米勒指出，人造納米線的屬性可以通過改變其周圍的環(huán)境來改變，而這種細(xì)菌采用的天然方法使科學(xué)家能通過簡單地改變溫度或調(diào)制基因表達(dá)制造新菌株來操縱導(dǎo)電性。引入第三個電極能使生物膜像生物晶體管一樣，通過施加電壓使其關(guān)閉或打開，其或許能填補固態(tài)電子學(xué)和生物系統(tǒng)之間的鴻溝，讓我們制造出新的生物兼容材料。
科學(xué)家們指出，最新發(fā)現(xiàn)有望啟發(fā)人們找到更多天然無毒的新導(dǎo)電納米材料，其比人造材料更容易制造而且成本更低。未來，我們甚至可以制造出在水中和潮濕環(huán)境中使用的電子設(shè)備。 |
