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生物智造：中國上?？茖W(xué)家打一束光，讓細菌“打工”畫納米電路

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2018-04-24 20:18:52 字號：A- A A+ 來源：澎湃新聞

關(guān)鍵字: 上海納米電路納米電路上海上海納米納米電路納米電路細菌細菌納米電路

鐘超表示，生物被膜非常特殊的一點是具有超強的粘附性。即使在最“光滑”的“不粘鍋”涂層——特氟龍（聚四氟乙烯，PTFE）上，大腸桿菌也可以形成薄薄的生物被膜。它不只是可以貼在平面上，在圓筒等彎曲的三維平面上，大腸桿菌也可以排兵布陣，生成量子點涂層。

量子點涂層做成的觸碰開關(guān)

據(jù)鐘超介紹，早在2014年，美國麻省理工學(xué)院研究團隊曾報道過用修飾過CsgA來偶聯(lián)金納米顆粒和量子點，并創(chuàng)建了一種環(huán)境響應(yīng)型生物膜電氣開關(guān)。但2014年的這一方法是在生物被膜生成之后，再加入金納米顆?；蛄孔狱c。由于納米顆粒無法滲透進入緊密的生物被膜內(nèi)容，因此，綁定效率較低，無法滿足更大規(guī)模生產(chǎn)的需要。

而且，2014年的這一方法中的誘導(dǎo)（或調(diào)控）過程僅僅依賴于小分子，因此無法實現(xiàn)在時間和空間尺度上動態(tài)調(diào)控納米顆粒的自組裝。

鐘超團隊的方法將金納米顆粒和量子點從一開始就加入到大腸桿菌的培養(yǎng)環(huán)境中，一般而言，其調(diào)控難度更大。但鐘超團隊通過“給藍光”的光控編程，能夠在時間和空間上實現(xiàn)極其精細地控制。這些聽從藍光指揮的大腸桿菌都事先經(jīng)過基因改造，只有藍光出現(xiàn)時，它們才分泌出“修飾過的CsgA蛋白”，產(chǎn)生生物被膜。如果沒有藍光出現(xiàn)，這些大腸桿菌就“安靜”地生長，不產(chǎn)生被膜。

也正是因為一開始就加入了金納米顆粒和量子點等，大腸桿菌對這些納米顆粒的組裝，與大腸桿菌自身生物被膜的生產(chǎn)組裝緊密相連，綁定效率因此大大提高，容易實現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)。

鐘超團隊首次以量子點等納米顆粒為原料，用細菌完成了三維立體的精巧形狀和圖案。

紅色量子點的動態(tài)自組裝

“我們這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)單種和多種納米顆粒在二維和三維基底表面上更復(fù)雜、更大規(guī)模的自組裝?！辩姵f。

此外，生物被膜耐高溫、抗酸堿，非常穩(wěn)定，區(qū)別于一般的蛋白材料。鐘超研究團隊提出，這項動態(tài)納米物件自組裝方法在生物電子、光電器件、生物催化和可穿戴設(shè)備方面具有潛在的應(yīng)用價值。

該技術(shù)創(chuàng)造出的活體功能材料，可能應(yīng)用于人工光合作用體系、燃料電池等領(lǐng)域。

“量子點涂層接受到太陽光后，會產(chǎn)生電子。涂層下細菌接受這些電子，然后產(chǎn)生氫氣等，成為燃料電池?！?

鐘超表示，在成品中，也可以用滅菌的方法，殺死大腸桿菌，或者換用益生菌。這些都帶給人們極大的想象空間。

（澎湃新聞記者吳躍偉）

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標(biāo)簽上海科技創(chuàng)新中國科技科技前沿
- 原標(biāo)題：生物智造：中國科學(xué)家打一束光，讓細菌“打工”畫納米電路
- 責(zé)任編輯:張珩
- 最后更新: 2018-04-24 20:47:41
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