生物杂化界面:高活性、高稳定性和高循环性的单细胞光合反应器的设计

Untitled光合细胞可以将太阳能转化为化学能也可以消除二氧化碳,因此在生物、能源和环境领域引起了广泛关注。为了提高光合细胞的稳定性和循环性,一些先进技术已经被发展,如溶胶凝胶技术和层层自组装技术等。但是无生命的材料和有生命的细胞之间的界面生物适应性仍然是一个巨大的挑战。

武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室第一作者姜楠博士生、阳晓宇教授和苏宝连教授的生命复合材料研究团队针对这一问题,在光合细胞蓝藻表面构筑了高生物适应性的生物杂化界面层。这个纳米薄层界面由生物活性小分子(如氨基酸)和纳米粒子自组装而成,具有纳米孔结构。重要的是这个界面的生物分子还可以诱导二氧化硅纳米粒子形成介孔二氧化硅外壳。这种双层纳米壳,不仅有利于反应物的交换,和营养物质的传输保持蓝藻细胞高的活性,而且能够提高蓝藻细胞在苛刻环境下的稳定性,如强光照、酸碱度变化以及紫外辐射等以及可循环性。这种生物适应的界面纳米包埋技术能够保持光合细胞构筑的单细胞光合反应器高活性、高稳定性和可循环性。这类技术不仅可以提高光合细胞的应用价值,而且也可广泛用于其它具有不同功能的细胞。相关结果发表在Small(2015,DOI: 10.1002/smll.201402381)。相关工作得到了国家千人计划,教育部长江学者和创新团队发展计划和新世纪人才支持计划,以及国家自然科学基金的资助。

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