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实现从单酶到全细胞尺度上可循环光催化反应
材料人测试客服小陈     2022-06-06 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
半人工光合作用
关键性能:
拥有更大的表面积、更强的环境耐受性和更方便、灵活的功能修饰,是搭建半人工光合作用体系的优异底盘
产品介绍:

据中科院官网报道,5月7日,中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所、深圳合成生物学创新研究院钟超课题组在Science Advances上发表了题为Photocatalyst-mineralized biofilms as living bio-abiotic interfaces for single enzyme to whole-cell photocatalytic applications的研究论文。该研究利用工程改造的大肠杆菌生物被膜原位矿化作用,构建了全新的生物-半导体兼容界面,并基于此实现了从单酶到全细胞尺度上可循环光催化反应,为可持续半人工光合体系的构建提供了新思路。基于生物被膜的可工程改造以及环境耐受等特性,课题组在本项目中提出利用大肠杆菌生物被膜构建生物-半导体界面,将半导体纳米材料和细菌进行物理分隔,从而避免半导体材料和细胞的直接接触并降低半导体材料对细胞的损害,最终发展一种具有可持续性特征的半人工光合作用体系。该研究中,研究人员首先对CsgA进行了合成生物学改造,将矿化短肽A7和CsgA蛋白融合表达并分泌,赋予生物被膜原位矿化的能力。通过在生物被膜表面原位矿化CdS纳米颗粒,获得了光催化剂矿化的生物被膜。结合纯化的异亮氨酸脱氢酶或胞内表达的甲酸脱氢酶,可以实现从单酶到全细胞的光催化反应体系。与漂浮的细胞相比,细菌生物被膜拥有更大的表面积、更强的环境耐受性和更方便、灵活的功能修饰,是搭建半人工光合作用体系的优异底盘。该研究展示了无机材料和生物体系的无缝整合,可以保护细胞免受高能半导材料的损害。未来通过进一步改造微生物的代谢通路,可以实现高附加值经济化学分子的生成。由于微生物体系具备自我再生的能力同时生物被膜体系易于放大生产,因此,该方法为未来实现可持续的规模化光催化应用提供了新方向。研究工作得到国家重点研发计划、国家杰出青年基金、深圳合成生物学创新研究院等的支持。


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