作者:亚历山大·史密斯，马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校 从地球杆菌(背景)收获的蛋白质纳米线(浅绿色)夹在电极(金)之间，形成生物电子传感器，用于检测生物分子(红色)
信用:UMAs Amherst/Yao实验室 马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的一个团队在《纳米研究》杂志上写道，他们已经开发出了生物电子氨气传感器，这是迄今为止最灵敏的传感器之一
这种传感器使用从地球细菌中提取的电荷传导蛋白质纳米线来为电子设备提供生物材料
30多年前，资深作者和微生物学家德里克·洛维里在河泥中发现了地球杆菌
这些微生物生长出毛发状的蛋白质细丝，作为纳米尺度的“电线”，为它们的营养转移电荷，并与其他细菌交流
第一作者和生物医学工程博士生亚历山大·史密斯和他的顾问姚军和洛维里说，他们设计了第一个测量氨的传感器，因为氨对农业、环境和生物医学很重要
例如，对人类来说，呼吸中的氨可能是疾病的信号，而在家禽养殖中，为了鸟类的健康和舒适，必须密切监测和控制气体，以避免饲料不平衡和生产损失
姚说:“这个传感器可以让你做高精度的传感；这比以前的电子传感器好得多
史密斯补充道，“每次我做一个新实验，我都会感到惊喜
我们没想到他们能像现在这样工作
我真的认为它们能对世界产生真正积极的影响
" 史密斯说，现有的电子传感器通常要么灵敏度有限，要么灵敏度低，而且它们容易受到其他气体的干扰
除了优越的功能和低成本，他补充说，“我们的传感器是可生物降解的，所以它们不会产生电子废物，而且它们是由细菌使用可再生原料可持续生产的，不需要有毒化学品
" 作为其博士学位的一部分，史密斯在过去的18个月里进行了这些实验
D
工作
从Lovley早期的研究中可以知道，蛋白质纳米线的电导率随着蛋白质纳米线周围溶液的酸碱度而变化
这促使研究人员测试这一想法，即他们可以对生物传感的分子结合做出高度反应
“如果你把它们暴露在一种化学物质中，它们的性质会发生变化，你可以测量它们的反应，”史密斯指出
史密斯说，当他将纳米线暴露在氨中时，“反应非常明显和显著”
“早些时候，我们发现我们可以通过显示这种显著反应的方式来调整传感器
它们对氨非常敏感，对其他化合物就不那么敏感了，所以传感器可以非常特异
" 洛维里补充道，这种“非常稳定”的纳米线可以持续很长时间，经过几个月的使用，这种传感器的功能始终如一，非常稳定，工作非常出色
" 姚说:“这些蛋白质纳米线总是让我吃惊
这种新用途与我们以前工作的领域完全不同
“此前，该团队曾报道过使用蛋白质纳米线从湿度中获取能量，并将它们用作生物计算的忆阻器
史密斯自称“有企业家精神”，他与姚和电子生物制品公司的创业计划在2018年的UMass Amherst创新挑战赛中获得第一名
研究人员跟进了专利申请、筹资、业务发展以及研发计划
洛维里说，“这项工作是纳米线传感器的第一个概念验证
一旦我们回到实验室，我们将为其他化合物开发传感器
我们正在为一系列其他化合物调整它们
"
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