麻省大学阿姆赫斯特分校 信用:CC0公共领域 在马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校微生物学家德里克·洛维里(Derek Lovley)领导的地球细菌实验室的最新论文中，他和同事们报告了在开发用于化学和生物传感器的硫化地球细菌导电蛋白质纳米线的探索中取得的“重大进展”
细节出现在最新一期的美国化学学会杂志《人工合成生物学》上
Lovley指出，在Geobacter中发现的导电蛋白质纳米线是他的实验室几年来深入研究的主题，因为它们比昂贵的硅纳米线和碳纳米管提供了许多优势，后者需要有毒的化学物质和高能工艺来生产
相比之下，地球杆菌的纳米线可以持续大规模生产，并以可再生原料生长
微生物学家指出，它们需要低能量输入——据估计，生产它们比生产硅纳米线花费的能量少100倍——并且它们可以回收利用
蛋白质纳米线比硅线更敏感、更薄、更灵活，因此可以将更多的蛋白质装入更小的空间，具有更好的传感能力
它们在水中或体液中也是稳定的，这是生物医学应用的一个重要特征
洛维里30多年前在波托马克河淤泥中发现了导电微生物，他说:“在我们之前的研究中，我们专注于通过修饰基因来调节电线的导电性，基因是地球细菌组装到电线中的蛋白质
我们现在有一个工具箱，里面的电线可供选择，导电率高达百万倍
这为电子设备设计提供了广泛的灵活性
" “蛋白质纳米线最有前途的应用之一是生物医学和环境传感器，”他解释道
“我们想设计一种能特异性结合感兴趣的生物或化学物质的导线
当分子与电线结合时，电信号的变化就很明显了
" “下一个目标是看看我们能否在不破坏纳米线导电性的情况下改变纳米线的表面性质，这就是我们在最新的概念证明论文中展示的，”洛维里指出
他的实验室最近的研究表明，长达9个氨基酸的肽可以添加到纳米线的氨基酸主链上，用更多的肽来“装饰”它是可能的
洛维里说，研究人员测试了两种不同的肽“装饰”场景——之所以如此命名，是因为暴露在电线外部的肽就像一串圣诞灯上的小灯泡
他们首先构建了一个G的品系
制造合成纳米线的硫化物，用六组氨酸“His-tag”修饰，将镍特异性地结合到电线表面
接下来，他们展示了生产带有两种装饰的电线的可能性，一种是His标签，另一种是暴露在外表面的“接头”九肽“透明质酸标签”
他们还证明了通过引入基因电路来控制透明质酸标签的表达，可以控制金属丝上装饰的数量
作者报告说，这两种标签都没有降低导线的导电性
研究人员说，这些用肽修饰纳米线的广泛可能性，加上它们的“绿色”可持续属性，为进一步的进展带来了希望
纳米线的“特性”现在可以很容易地修改，以具有新的功能
例如，正如我们在论文中所展示的，肽可以被设计成特异性结合感兴趣的化学物质或生物制品，这将有助于设计纳米线传感器
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