马萨诸塞大学阿默斯特分校的一个团队本周在 NanoResearch 杂志上写道，他们已经开发出生物电子氨气传感器，这是有史以来最灵敏的传感器之一。该传感器使用源自地杆菌属细菌的导电蛋白质纳米线为电子设备提供生物材料。30 多年前，资深作者和微生物学家德里克·洛夫利 (Derek Lovley) 在河泥中发现了地杆菌。微生物长出头发状的蛋白质细丝，作为纳米级的“电线”，为它们的营养转移电荷并与其他细菌进行交流。

第一作者、生物医学工程博士生 Alexander Smith 和他的导师 Jun Yao 和 Lovley 说，他们设计了第一个传感器来测量氨，因为这种气体对农业、环境和生物医学很重要。例如，在人类中，呼吸中的氨可能是疾病的信号，而在家禽养殖中，必须密切监测和控制气体以确保家禽的健康和舒适度，并避免饲料不平衡和生产损失。

姚说：“这个传感器可以让你做高精度的传感，比以前的电子传感器要好得多。” 史密斯补充道，“每次我做一个新实验时，我都会感到惊喜。我们没想到它们会像现在这样工作。我真的认为它们会对世界产生真正的积极影响。”

史密斯说，现有的电子传感器通常灵敏度有限或低，并且容易受到其他气体的干扰。除了卓越的功能和低成本之外，他补充道，“我们的传感器是可生物降解的，因此它们不会产生电子废物，而且它们是由细菌使用可再生原料可持续生产的，不需要有毒化学品。”

史密斯在过去的 18 个月里进行了这些实验，作为他博士的一部分。工作。从 Lovley 的早期研究中得知，蛋白质纳米线的电导率会随着蛋白质纳米线周围溶液的 pH 值(酸或碱水平)而变化。这促使研究人员测试他们可能对生物传感的分子结合高度敏感的想法。“如果你将它们暴露在化学物质中，特性就会改变，你可以测量响应，”史密斯指出。

当他将纳米线暴露在氨中时，“反应非常显着，”史密斯说。“早期，我们发现我们可以以显示这种显着响应的方式调整传感器。它们对氨非常敏感，对其他化合物更不敏感，因此传感器可以非常具体。”

Lovley 补充说，“非常稳定”的纳米线可以使用很长时间，传感器在使用数月后仍能始终如一且稳健地运行，并且运行良好，“非常了不起”。

姚说：“这些蛋白质纳米线总是让我感到惊奇。这种新用途与我们以前工作的领域完全不同。” 此前，该团队曾报道使用蛋白质纳米线从湿度中获取能量并将其用作生物计算的忆阻器。

自称“企业家”的史密斯在麻省大学阿默斯特分校的 2018 年创新挑战赛中获得了第一名，他与姚和洛夫利共同组建了 e-Biologics 公司的创业商业计划。研究人员跟进了专利申请、筹款、业务发展和研发计划。

Lovley 说：“这项工作是纳米线传感器的第一个概念验证。回到实验室后，我们将为其他化合物开发传感器。我们正在努力针对一系列其他化合物调整它们。”

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