Bakteriebiofilm letter biokompatible bio-abiotiske grænseflader til semi-kunstig fotosyntese
Fig. 1. Skematisk af levende bio-abiotiske grænseflader for enkelt enzym til helcelle fotokatalyse. Kredit:SIAT
Semi-kunstig fotosyntese integrerer den høje selektivitet af levende biosystemer og den brede lysindsamling af halvledende materialer, hvilket muliggør bæredygtig lysdrevet kemisk produktion. De bio-abiotiske grænseflader mellem levende celler og halvledere er nøglen til semi-kunstig fotosyntese.
Gennem cellemembranimmobilisering eller intracellulær optagelse af halvledere, lysdrevet fiksering af CO2 til råvarekemikalier er opnået. Hvorimod den direkte kontakt ville forringe levende celler, hvilket hæmmer deres bæredygtighed.
For nylig foreslog et forskerhold ledet af prof. Zhong Chao fra Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) ved det kinesiske videnskabsakademi brugen af fotokatalysator-mineraliserede biofilm som levende bio-abiotiske grænseflader til at implementere forskellige fotokatalytiske applikationer.
Forskningen blev offentliggjort i Science Advances den 7. maj.
Biofilm er naturlige konsortier indlejret i en slimet ekstracellulær matrix. På grund af deres overlegne modstandsdygtighed over for eksterne miljøbelastninger er biofilm blevet brugt til design af konstruerede levende materialer (ELM'er) med anvendelser i undervandsadhæsion, katalysatorimmobilisering og medicinsk terapi.
Forskerne adopterede E. coli biofilm med amyloid curli fibre. A7 peptider blev først fusioneret til curli underenhed CsgA protein for at skabe CsgAA7 nanofibre. Det gav biofilm kapacitet til in situ mineralisering af CdS nanopartikler (NP'er).
Fig. 2. Karakterisering af fotokatalysator-mineraliserede biofilm. Kredit:SIAT
De fotokatalysator-mineraliserede biofilm blev opnået og anvendt direkte i fotokatalytiske applikationer efter dyrkning. Gennem adskillelse af CdS NP'er fra bakterieceller kunne systemet bevare den katalytiske egenskab samt afhjælpe svækkelsen.
For at demonstrere resistensen af biofilm konstruerede forskere en anden stamme til at vise A7-peptider på cellemembraner, hvilket muliggjorde mineralisering af CdS NP'er på cellemembraner. De fotokatalysator-mineraliserede bakterieceller blev anvendt som kontroller. Efter bestråling i 24 timer var cellerne i fotokatalysator-mineraliserede biofilm næsten integrerede, mens kontrollerne udviste delvis beskadigelse eller endda brud.
Fig. 3. Beskyttelseseffekten af konstruerede biofilm. Kredit:SIAT
"Resultaterne indikerede en biokompatibel bio-abiotisk grænseflade af mineraliserede biofilm," sagde prof. Zhong, den tilsvarende forfatter til undersøgelsen, "det kunne i princippet fremme bæredygtigheden af semi-kunstig fotosyntese."
Sammenlignet med planktonceller havde biofilm større overfladeareal, stærkere miljøresistens og lettere funktionalisering, hvilket gjorde dem til et overlegent chassis til design af semi-kunstig fotosyntese.
"Den semi-kunstige fotosyntese har potentialet til at løse fremtidige energi- og miljøproblemer," sagde prof. Zhong. + Udforsk yderligere
Konstruerede bakterielle biofilm, der immobiliserer nanopartikler, muliggør forskellige katalytiske applikationer
Varme artikler
-
Ny polymerejendom kan øge tilgængelig solenergiOrganiske solceller er lette som et vindue, der klæber sig fast og kan kopieres som en avis, og dukker op som en levedygtig løsning for landets voksende energibehov. Forskere ved Beckman Institute for -
Kunstig intelligens kaster lys over membranydelsenKredit:King Abdullah University of Science and Technology Membranseparationer har længe været anerkendt som energieffektive processer med et hurtigt voksende marked. I særdeleshed, organisk opløsn -
Indkapslede proteinoscillationer forårsager dynamiske membrandeformationer i cellerComputergenereret afbildning af proteinholdige kæmpe vesikler. Kredit:Thomas Litschel/MPI fra Biochemistry Hvilke kriterier skal en syntetisk skabt celle opfylde for at blive betragtet som levende -
Maskinlæringsanalyse af røntgendata udvælger vigtige katalytiske egenskaberDette skema viser, hvordan spektre afledt af teoriberegninger ved hjælp af kendte strukturer (øverst) kan bruges til at træne et neuralt netværk (i midten), som så kan bruge sin samlede viden til at o
- Bekæmpelse af modstandsdygtighed:At finde orden i kaos for at hjælpe med at buffer mod klimaændri…
- Endnu en brun dværg i systemet? Undersøgelse undersøger egenskaber af HD 206893
- Hvorfor digitale transformationsprojekter mislykkes, og hvordan dataarkitektur kan hjælpe
- Sådan løser du magnetiske nano-knuder
- Skal USA flytte til permanent sommertid?
- Giftige kemikalier i solpaneler