15.1 C
Munich
Wednesday, September 23, 2020

Một cảm biến hóa học mới, có độ nhạy cao sử dụng dây nano protein

Must read

Các tàu sân bay của Hải quân Mỹ xông hơi gần bờ biển Iran để phô trương sức mạnh

Hải quân Hoa Kỳ đang điều một Nhóm tấn công tàu sân bay khổng lồ, có tính sát thương cao vào các khu vực...

‘Đây KHÔNG phải là một đốm sáng’: Các trường hợp COVID-19 đang tăng tốc ở Canada. Chúng ta có nên lo lắng không?

Nội dung bài viết còn tiếpVới các trường học bắt đầu hoạt động trở lại và các doanh nghiệp gần như mở cửa, những...
Một cảm biến hóa học mới, có độ nhạy cao sử dụng dây nano protein

Các dây nano protein (màu xanh nhạt) được thu hoạch từ Geobacter (nền) được kẹp giữa các điện cực (vàng) để tạo thành cảm biến điện sinh học để phát hiện các phân tử sinh học (màu đỏ). Tín dụng: UMass Amherst / Yao lab

Viết trên tạp chí NanoResearch, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Massachusetts Amherst báo cáo trong tuần này rằng họ đã phát triển các cảm biến khí amoniac sinh học thuộc loại nhạy cảm nhất từng được chế tạo.


Cảm biến sử dụng các dây nano protein dẫn điện tích có nguồn gốc từ vi khuẩn Geobacter để cung cấp vật liệu sinh học cho các thiết bị điện. Hơn 30 năm trước, tác giả và nhà vi trùng học cao cấp Derek Lovley đã phát hiện ra Geobacter trong bùn sông. Các vi khuẩn phát triển các sợi protein giống như tóc hoạt động như các “dây” có kích thước nano để truyền điện tích cho sự nuôi dưỡng của chúng và để giao tiếp với các vi khuẩn khác.

Tác giả đầu tiên và sinh viên tiến sĩ kỹ thuật y sinh Alexander Smith, với cố vấn Jun Yao và Lovley, nói rằng họ đã thiết kế cảm biến đầu tiên này để đo amoniac vì khí đó rất quan trọng đối với nông nghiệp, môi trường và y sinh. Ví dụ, ở người, amoniac trong hơi thở có thể báo hiệu bệnh, trong khi trong chăn nuôi gia cầm, khí phải được theo dõi và kiểm soát chặt chẽ đối với sức khỏe và sự thoải mái của chim và để tránh mất cân bằng thức ăn và mất sản xuất.

Yao nói, “Cảm biến này cho phép bạn thực hiện cảm biến có độ chính xác cao; nó tốt hơn nhiều so với các cảm biến điện tử trước đây.” Smith nói thêm, “Mỗi khi tôi làm một thí nghiệm mới, tôi rất ngạc nhiên. Chúng tôi không mong đợi chúng hoạt động tốt như chúng có. Tôi thực sự nghĩ rằng chúng có thể có tác động tích cực thực sự đến thế giới.”

Smith cho biết các cảm biến điện tử hiện tại thường có độ nhạy hạn chế hoặc độ nhạy thấp và chúng dễ bị nhiễu từ các loại khí khác. Ngoài chức năng vượt trội và chi phí thấp, ông nói thêm, “các cảm biến của chúng tôi có khả năng phân hủy sinh học để chúng không tạo ra chất thải điện tử và chúng được sản xuất bền vững bởi vi khuẩn sử dụng nguyên liệu tái tạo mà không cần hóa chất độc hại.”

Smith đã tiến hành các thí nghiệm trong 18 tháng qua như là một phần của bằng tiến sĩ của mình. công việc. Người ta đã biết từ các nghiên cứu trước đây của Lovley rằng độ dẫn của các dây nano protein đã thay đổi để đáp ứng với pH pH của axit hoặc mức bazơ của dung dịch xung quanh các dây nano protein. Điều này đã khiến các nhà nghiên cứu kiểm tra ý tưởng rằng chúng có thể phản ứng cao với liên kết phân tử để sinh học. “Nếu bạn tiếp xúc với hóa chất, các đặc tính sẽ thay đổi và bạn có thể đo lường phản ứng”, Smith lưu ý.

Khi ông tiếp xúc các dây nano với amoniac, “phản ứng thực sự đáng chú ý và có ý nghĩa”, Smith nói. “Ban đầu, chúng tôi thấy rằng chúng tôi có thể điều chỉnh các cảm biến theo cách cho thấy phản ứng quan trọng này. Chúng thực sự nhạy cảm với amoniac và ít hơn nhiều so với các hợp chất khác, vì vậy các cảm biến có thể rất cụ thể.”

Lovley cho biết thêm, các dây nano “rất ổn định” tồn tại trong một thời gian dài, cảm biến hoạt động ổn định và mạnh mẽ sau nhiều tháng sử dụng và hoạt động rất tốt “thật đáng chú ý”.

Yao nói, “Những dây nano protein này luôn làm tôi kinh ngạc. Công dụng mới này ở một khu vực hoàn toàn khác so với những gì chúng tôi đã làm việc trước đây.” Trước đây, nhóm nghiên cứu đã báo cáo sử dụng dây nano protein để thu hoạch năng lượng từ độ ẩm và áp dụng chúng làm bộ nhớ cho điện toán sinh học.

Smith, người tự gọi mình là “doanh nhân”, đã giành vị trí thứ nhất trong Thử thách đổi mới năm 2018 của UMass Amherst cho kế hoạch kinh doanh khởi nghiệp cho công ty do anh thành lập với Yao và Lovley, Sinh học điện tử. Các nhà nghiên cứu đã theo dõi với một ứng dụng bằng sáng chế, gây quỹ, phát triển kinh doanh và kế hoạch nghiên cứu và phát triển.

Lovley nói, “Công trình này là bằng chứng đầu tiên về cảm biến dây nano. Khi chúng tôi quay lại phòng thí nghiệm, chúng tôi sẽ phát triển cảm biến cho các hợp chất khác. Chúng tôi đang nghiên cứu điều chỉnh chúng cho một loạt các hợp chất khác.”


Các nhà nghiên cứu điều chỉnh các thuộc tính dây nano với ‘trang trí’ peptide


Thêm thông tin:
Alexander F. Smith và cộng sự, cảm biến dây nano protein sinh học để phát hiện amoniac, Nghiên cứu Nano (2020). DOI: 10.1007 / s12274-020-2825-6

Cung cấp bởi
Đại học Massachusetts Amherst

Trích dẫn:
                                                 Một cảm biến hóa học mới, có độ nhạy cao sử dụng dây nano protein (2020, ngày 13 tháng 5)
                                                 lấy ngày 14 tháng 5 năm 2020
                                                 từ https://phys.org/news/2020-05-highly-sensitive-chemical-sensor-protein.html

Tai liệu nay la chủ thể để co quyên tac giả. Ngoài bất kỳ giao dịch công bằng cho mục đích học tập hoặc nghiên cứu tư nhân, không
                                            một phần có thể được sao chép mà không có sự cho phép bằng văn bản. Nội dung được cung cấp chỉ phục vụ cho mục đích thông tin.

- Advertisement -

More articles

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

- Advertisement -

Latest article

Các tàu sân bay của Hải quân Mỹ xông hơi gần bờ biển Iran để phô trương sức mạnh

Hải quân Hoa Kỳ đang điều một Nhóm tấn công tàu sân bay khổng lồ, có tính sát thương cao vào các khu vực...

‘Đây KHÔNG phải là một đốm sáng’: Các trường hợp COVID-19 đang tăng tốc ở Canada. Chúng ta có nên lo lắng không?

Nội dung bài viết còn tiếpVới các trường học bắt đầu hoạt động trở lại và các doanh nghiệp gần như mở cửa, những...

Google đang khắc phục sự cố bỏ âm thanh đó trên Pixel Buds

Người dùng Google Pixel Bud gần đây có thể nhận thấy một chút khó chịu với âm thanh của họ. Nhờ bản cập nhật...