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研究人员开发出一种新的高度敏感的化学传感器

马萨诸塞州大学阿默斯特分校的一个团队在《纳米研究》(NanoResearch)杂志上写道,他们本周报道说,他们已经开发出生物电子氨气传感器,这是有史以来最敏感的传感器之一。

该传感器使用源自细菌Geobacter的导电蛋白纳米线为电子设备提供生物材料。30多年前,资深作家和微生物学家德里克·洛夫利(Derek Lovley)在河泥中发现了Geobacter。微生物会长出像头发一样的蛋白质细丝,充当纳米级“金属丝”,以转移其营养的电荷并与其他细菌进行通讯。

生物医学工程博士学位的第一作者和第一作者,亚历山大·史密斯(Alexander Smith)以及他的顾问Jun Yao和Lovley说,他们设计了第一个传感器来测量氨,因为这种气体对农业,环境和生物医学很重要。例如,在人类中,呼吸中的氨可能表示疾病,而在禽类养殖中,必须对禽类的健康和舒适性进行严密监测和控制,避免饲料失衡和生产损失。

姚说:“这种传感器使您可以进行高精度传感;它比以前的电子传感器要好得多。”史密斯补充说:“每次我做一个新实验时,我都会感到惊喜。我们没想到他们会像他们这样出色地工作。我真的认为它们会对世界产生真正的积极影响。”

史密斯说,现有的电子传感器通常灵敏度有限或低,并且容易受到其他气体的干扰。他补充说,除了卓越的功能和低成本之外,“我们的传感器是可生物降解的,因此不会产生电子废物,而且它们是使用可再生原料通过细菌可持续产生的,而无需使用有毒化学物质。”

史密斯(Smith)在他的博士学位期间进行了18个月的实验。工作。从洛夫利(Lovley)的早期研究中可以知道,蛋白质纳米线的电导率随pH值(蛋白质纳米线周围溶液的酸或碱水平)的变化而变化。这促使研究人员检验了这种想法,即他们可以对生物传感的分子结合高度敏感。Smith指出:“如果将它们暴露于化学物质中,其性质会发生变化,并且可以测量响应。”

史密斯说,当他将纳米线暴露在氨气中时,“反应确实非常显着且有意义。”“很早以前,我们发现我们可以以显示出这种显着响应的方式来对传感器进行调整。它们对氨非常敏感,对其他化合物的敏感度则低得多,因此传感器可以非常特殊。”

Lovley补充说,“非常稳定”的纳米线可以持续很长时间,在使用数月后,该传感器将始终如一地稳定运行,并且表现出色,“非常了不起”。

姚说:“这些蛋白质纳米线总是令我惊讶。这种新用途与我们以前研究的领域完全不同。”此前,研究小组已经报道使用蛋白质纳米线从湿度中收集能量并将其用作生物计算的忆阻器。

史密斯自称为“企业家”,凭借与e-Biologics的Yao和Lovley组建的公司的创业业务计划,在UMass Amherst的2018年创新挑战赛中获得第一名。研究人员跟进了专利申请,筹款,业务发展以及研发计划。

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