نانوسیم‌های پروتئینی رسانا با استفاده از باکتری‌ها و هِم ساخته شد

به گزارش نذیر کرمان، محققان در مقاله‌ای که به تازگی در مجله Small منتشر شده است، نانوسیم‌های پروتئینی جدیدی را معرفی کرده‌اند که با استفاده از باکتری‌ها و ترکیب زیستی به نام “هِم” اصلاح شده‌اند. این نانوسیم‌ها می‌توانند در فواصل کوتاه الکتریسیته را هدایت کنند و از رطوبت موجود در هوا انرژی دریافت کنند.

دکتر لورنزو تراواگلینی، نویسنده اصلی این مقاله، می‌گوید: “یافته‌های ما افق‌های جدیدی را در زمینه رشته‌های سیم رسانا مبتنی بر پروتئین می‌گشاید. این نانوسیم‌های مهندسی شده می‌توانند در آینده به نوآوری‌هایی در زمینه‌های مختلف مانند برداشت انرژی، کاربردهای زیست‌پزشکی و حسگری محیطی منجر شوند.”

ترکیب مهندسی پروتئین و نانوالکترونیک نویدبخش توسعه فناوری‌های پیشرفته‌ای است که شکاف بین سیستم‌های بیولوژیکی و دستگاه‌های الکترونیکی را پر می‌کند.

دکتر تراواگلینی در این باره می‌گوید: “هدف ما اصلاح موادی است که توسط باکتری‌ها تولید می‌شوند تا بتوان از آنها برای ساخت قطعات الکترونیکی استفاده کرد. این دستاوردها می‌تواند به عصر جدیدی از الکترونیک سبز منجر شود و به شکل‌گیری آینده‌ای پایدارتر کمک کند.”

الهام‌بخش این تحقیق، فرآیندهای طبیعی است که در آنها حرکت الکترون‌ها نقش کلیدی دارد. به عنوان مثال، کلروفیل در گیاهان برای فتوسنتز به حرکت الکترون‌ها بین پروتئین‌های مختلف نیاز دارد.

باکتری‌های طبیعی نیز از رشته‌های رسانا به نام نانوسیم برای انتقال الکترون‌ها در غشاهای خود استفاده می‌کنند. این نانوسیم‌ها پتانسیل تعامل با سیستم‌های بیولوژیکی مانند سلول‌های زنده را دارند و می‌توانند در حسگرهای زیستی برای نظارت بر سیگنال‌های داخلی بدن به کار گرفته شوند.

با این حال، نانوسیم‌های باکتریایی که به طور مستقیم از باکتری استخراج می‌شوند، به سختی اصلاح می‌شوند و عملکرد محدودی دارند.

دکتر تراواگلینی در توضیح روش کار خود می‌گوید: “ما با مهندسی ژنتیک، یک فیبر را با استفاده از باکتری E. coli تولید کردیم. DNA باکتری E. coli را به گونه‌ای اصلاح کردیم که نه تنها پروتئین‌های مورد نیاز خود را برای زنده ماندن تولید کند، بلکه پروتئین خاصی را که ما طراحی کرده بودیم نیز بسازد. سپس این پروتئین را در آزمایشگاه به نانوسیم تبدیل کردیم.”

این تیم تحقیقاتی می‌دانست که پروتئین تولیدی باکتری‌ها به تنهایی رسانایی بالایی نخواهد داشت. به همین دلیل، ماده‌ای به نام “هِم” را به آن اضافه کردند.

هِم یک ساختار حلقوی به نام پورفیرین دارد که در مرکز آن یک اتم آهن قرار گرفته است. این ترکیب وظیفه حمل اکسیژن در گلبول‌های قرمز را بر عهده دارد.

تحقیقات اخیر نشان داده است که مولکول‌های هِم در صورت نزدیک شدن به یکدیگر، می‌توانند انتقال الکترون را تسهیل کنند.

بنابراین، تراواگلینی و تیمش هِم را به رشته‌های تولید شده توسط باکتری‌ها اضافه کردند.

دکتر تراواگلینی می‌گوید: “همانطور که انتظار داشتیم، با افزودن هِم به این رشته‌ها، پروتئین رسانا شد، در حالی که رشته بدون هِم هیچ جریانی را نشان نمی‌داد.”

این تحقیق نشان می‌دهد که با ترکیب مهندسی پروتئین و نانوالکترونیک می‌توان نانوسیم‌های پروتئینی رسانایی ساخت که پتانسیل کاربرد در طیف وسیعی از زمینه‌ها را دارند.

کلمات کلیدی: نانوسیم پروتئینی، باکتری، هِم، رسانایی الکتریکی، انرژی، برداشت انرژی، زیست‌پزشکی، حسگری محیطی، مهندسی پروتئین، نانوالکترونیک، الکترونیک سبز، لورنزو تراواگلینی

ساخت سیم رسانا با باکتری

منبع: بــرنا
? ساخت سیم رسانا با باکتری