In der neuesten Papier aus dem Geobacter Lab der Leitung von Mikrobiologe Derek Lovley an der University of Massachusetts Amherst, er und Kollegen berichten „einen großen Fortschritt“ in der quest zu entwickeln, elektrisch leitfähig protein-Nanodrähte, die in das Bakterium Geobacter sulfurreducens für die Verwendung als Chemische und biologische sensoren. Details erscheinen in der aktuellen Ausgabe der American Chemical Society journal, ACS Synthetischen Biologie.
Elektrisch leitfähige protein-Nanodrähte gefunden in Geobacter waren Gegenstand von intensiven Studien in seinem Labor seit mehreren Jahren, Lovley Notizen, denn Sie bieten so viele Vorteile gegenüber der teuren Silizium-Nanodrähte und Kohlenstoff-Nanoröhren, die erfordern, dass giftige Chemikalien und hohe Energie-Prozesse zu produzieren.
Durch Kontrast, Geobacter die Nanodrähte können werden nachhaltig in Massen produziert und angebaut, die mit nachwachsenden Rohstoffen. Sie erfordern nur einen geringen Energie-input — eine Schätzung sagt, es kostet 100 mal weniger Energie zu erzeugen als Silizium-Nanodrähte-und Sie können recycelt werden, der Mikrobiologe Noten. Protein-Nanodrähte sind empfindlicher, dünner und flexibler als Silikon-Drähte so mehr werden können, verpackt in einen kleineren Raum, mit besseren sensing-Funktionen. Sie sind auch stabil in Wasser oder Körperflüssigkeiten, ein wichtiges Merkmal für biomedizinische Anwendungen.
Lovley, der entdeckt hat, die Strom-Durchführung von Mikroben in den Potomac River Schlamm vor mehr als 30 Jahren, sagt, „In der bisherigen Untersuchungen konzentrierten wir uns auf tuning die Leitfähigkeit der Drähte durch die Modifizierung der gene für das protein, das Geobacter montiert in den Draht. Wir haben jetzt einen Werkzeugkasten von Drähten, zum von zu wählen mit einem Millionen-Fach-Bereich in der Leitfähigkeit. Das bietet große Flexibilität für elektronische Geräte-design.“
„Eine der vielversprechendsten Anwendungen für protein-Nanodrähte ist die biomedizinische und Umwelt-sensoren“, erklärt er. „Wir wollen design-der Draht, der spezifisch bindet und eine biologische oder Chemische von Interesse. Wenn dieses Molekül bindet an den Draht, wird es offensichtlich sein, wie eine änderung im elektrischen signal.“
„Das nächste Ziel war um zu sehen, ob wir das ändern könnte, die Nanodrähte‘ Oberfläche Eigenschaften, ohne Sie zu zerstören Ihre Leitfähigkeit, was wir gezeigt haben, in dieser neuesten proof-of-concept-Papier,“ Lovley Punkte aus. Seinem Labor die jüngsten Studien zeigen, dass die Peptide bis zu 9 Aminosäuren lange Hinzugefügt werden können, um die Nanodrähte‘ Aminosäure-Rückgrat, und „schmücken“ ihn mit noch mehr Peptide möglich ist.
Die Forscher testeten zwei verschiedene Peptid – „Dekoration“ – Szenarien — so genannt, weil die Peptide ausgesetzt entlang der Außenseite der Drähte sind wie kleine Lampen, die auf eine Zeichenfolge der Weihnachtsbeleuchtung, Lovley sagt.
Sie zuerst konstruiert ein Stamm von G. sulfurreducens , die aus synthetischen Nanodrähte, verziert mit einem sechs-Histidin – „His-tag“, der spezifisch gebundenen nickel auf der Drahtoberfläche. Nächste Sie demonstriert die Möglichkeit der Herstellung von Drähten mit zwei Dekorationen, die His-tag und ein „linker“ neun-Peptid – „HA-tag“ ausgesetzt auf der äußeren Oberfläche. Sie zeigten auch, dass die Anzahl der Dekorationen auf den Draht gesteuert werden können, durch die Einführung einer genetischen Schaltkreis zur Kontrolle die expression der HA-tag. Weder tag vermindert die Drähte, die‘ Leitfähigkeit, die Autoren berichten.
Diese breiten Möglichkeiten für das ändern der Nanodrähte mit Peptiden, plus Ihre „grünen“, nachhaltigen Parametern zu halten Versprechen für weiteren Fortschritt, sagen die Forscher. Die Nanodrähte “ Eigenschaften „können nun leicht modifiziert, um neue Funktionalitäten. Zum Beispiel, wie wir zeigen in der Papier -, Peptide können entworfen werden, um spezifisch binden Chemikalien oder biologics von Interesse, die nützlich sein wird für die Gestaltung von Nanodraht-sensoren.“