Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Nanowires organik yang baru ditemui meninggalkan teknologi buatan manusia dalam habuknya

Anonim

Serat protein mikrob yang ditemui oleh saintis Universiti Michigan State mengangkut caj pada kadar yang cukup tinggi untuk digunakan pada nanotechnologies buatan manusia.

iklan


Penemuan, yang dikemukakan dalam terbitan Laporan saintifik semasa, menerangkan serat protein berkelajuan tinggi yang dihasilkan oleh bakteria Geobacter yang mengurangkan uranium. Seratnya adalah filamen protein seperti rambut yang dipanggil "pili" yang mempunyai harta unik mengangkut caj pada kelajuan 1 bilion elektron per saat.

"Nanowire mikroba ini dibuat tetapi subunit peptida tunggal, " kata Gemma Reguera, penulis utama dan ahli mikrobiologi MSU. "Dibuat daripada protein, nanowires organik ini biodegradable dan biocompatible. Penemuan ini membuka banyak aplikasi dalam nanoelectronics seperti pembangunan sensor perubatan dan peranti elektronik yang boleh dihubungkan dengan tisu manusia."

Oleh kerana nanoteknologi yang sedia ada menggabungkan logam eksotik ke dalam reka bentuk mereka, kos nanowires organik adalah lebih banyak kos juga, katanya.

Bagaimana fungsi nanowires dalam alam semula jadi adalah setanding dengan pernafasan. Sel bakteria, seperti manusia, harus bernafas. Proses pernafasan melibatkan elektron bergerak daripada organisma. Bakteria geobacter menggunakan nanowires protein untuk mengikat dan menghirup mineral yang mengandungi logam seperti oksida besi dan logam toksik yang larut seperti uranium. Racun-racun tersebut adalah mineralized pada permukaan nanowires ', menghalang logam daripada meresap sel.

Pasukan Reguera membersihkan serat protein mereka, yang berukuran sekitar 2 nanometer. Menggunakan set alat nanoteknologi yang sama, para saintis dapat mengukur halaju yang tinggi di mana protein melewati elektron.

"Mereka seperti talian kuasa di nanoscale, " kata Reguera. "Ini juga merupakan kajian pertama untuk menunjukkan keupayaan elektron untuk menempuh jarak jauh seperti itu - lebih daripada 1, 000 kali apa yang telah dibuktikan sebelum ini - di sepanjang protein."

Para penyelidik juga mengenal pasti perangkap logam pada permukaan nanowires protein yang mengikat uranium dengan pertalian hebat dan berpotensi menjebak logam lain. Penemuan ini dapat memberikan asas kepada sistem yang menggabungkan nanowires protein untuk melombong emas dan logam berharga lain, scrubbers yang boleh digunakan untuk melumpuhkan uranium di tapak pemulihan dan banyak lagi.

Nanoires Reguera juga boleh diubah suai untuk mencari bahan lain untuk membantu mereka bernafas.

"Sel-sel Geobacter membuat serat protein secara semulajadi untuk menghirup logam tertentu, kita boleh menggunakan kejuruteraan genetik untuk menyesuaikan sifat-sifat elektronik dan biokimia nanowires dan membolehkan fungsi baru. Kami juga boleh meniru proses pembuatan semulajadi di makmal untuk menghasilkan massa mereka dalam proses yang murah dan mesra alam, "kata Reguera. "Ini berbeza secara mendadak dengan pembuatan nanowires anorganik buatan manusia, yang melibatkan suhu tinggi, pelarut toksik, vakum dan peralatan khusus."

Penemuan ini datang dari benar-benar mendengar bakteria, kata Reguera.

"Protein semakin mendapat kredit, tetapi kita tidak boleh lupa mengucapkan terima kasih kepada bakteria yang mencipta ini, " katanya. "Sudah tentu bijak untuk kembali dan bertanya kepada bakteria apa lagi yang dapat mereka ajarkan kepada kami, dengan cara itu, kami menguping penyemakan pada perbualan mikroba, seperti mendengar para penatua kami, belajar dari kebijaksanaan mereka dan mengambilnya lagi."

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh Michigan State University . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.


Rujukan jurnal :

  1. Sanela Lampa-Pastir, Joshua P. Veazey, Kathleen A. Walsh, Gustavo T. Feliciano, Rebecca J. Steidl, Stuart H. Tessmer, Gemma Reguera. Pengangkutan cas termodinamik diaktifkan dalam nanowires protein mikrob . Laporan Saintifik, 2016; 6: 23517 DOI: 10.1038 / srep23517