Nowy, bardzo wrażliwe Korzysta z czujnika chemiczne nanodruty białkowe

Czujnik wykorzystuje nanodrutów białka ładowania elektrycznego przewodzącego pochodzące z bakterii geobacter dostarczenie biomateriałów do urządzeń elektrycznych. Ponad 30 lat temu, główny autor i mikrobiolog Derek Lovley odkrył geobacter w rzeki błota. Mikroorganizmy rosną włosy jak włókien białkowych, że praca w nanoskali „druty” do opłat za przelewy z ich pożywienia i komunikować się z innymi bakteriami.

Pierwszy autor i inżynieria biomedyczna doktorantka Alexander Smith ze swoim doradcą czerwca Yao i cudowny, mówią, że ten pierwszy czujnik przeznaczony do pomiaru amoniaku dlatego, że gaz jest ważne dla rolnictwa, środowiska i biomedycyny. Na przykład, u ludzi amoniaku w wydychanym powietrzu może sygnalizować choroby, podczas gdy w hodowli drobiu, gaz musi być dokładnie monitorowane i sterowane dla zdrowia ptaka i komfortu i uniknąć zakłóceń paszowych i strat produkcyjnych.

Yao mówi, „Czujnik ten pozwala na wykonywanie precyzyjnych wykrywanie;. To o wiele lepiej niż w poprzednich czujników elektronicznych” Smith dodaje: „Za każdym razem robię nowy eksperyment, jestem mile zaskoczony. Nie spodziewaliśmy się ich do pracy, a także mają. Naprawdę myślę, że mogliby mieć prawdziwy pozytywny wpływ na świat.”

Smith mówi istniejące czujniki elektroniczne mają często ograniczone lub niska czułość i są podatne na zakłócenia ze strony innych gazów. Oprócz najwyższej funkcjonalności i niskim kosztem, dodaje, „Nasze czujniki są biodegradowalne tak nie wytwarzają odpadów elektronicznych, a są one produkowane w sposób zrównoważony przez bakterie z wykorzystaniem surowców odnawialnych bez konieczności stosowania toksycznych chemikaliów.”

Smith przeprowadził eksperymenty w ciągu ostatnich 18 miesięcy w ramach jego Ph.D. praca. Wiadomo było wcześniejszych badań Lovley że Przewodność nanodrutów białko zmieniane w odpowiedzi na wartość pH kwasem lub zasadą w POZIOM- roztworu wokół nanodrutów białek. Ten przeniósł naukowców przetestować pomysł, że mogą być bardzo wrażliwe na cząsteczki wiążącej dla biologicznie czuła. „Jeśli wystawiać je do chemicznych właściwości zmieniać i można mierzyć odpowiedź”, zauważa Smith.

Kiedy ujawnił nanodrutów do amoniaku, „reakcja była naprawdę zauważalne i znaczące,” mówi Smith. „Na początku, okazało mogliśmy dostroić czujniki w sposób, który pokazuje to znaczącą odpowiedź. Są one bardzo wrażliwe na działanie amoniaku i znacznie mniej do innych związków, więc czujniki mogą być bardzo specyficzne”.

Cudowny dodaje, że „bardzo stabilne” nanodruty trwać długo, funkcje czujników konsekwentnie i zdecydowanie po kilku miesiącach użytkowania, a praca tak dobrze „to niezwykłe.”

Yao mówi: „Te nanodruty białkowe są zawsze niesamowite mnie. To nowe zastosowanie jest w zupełnie innym miejscu niż my pracował wcześniej.” Wcześniej zespół zgłaszane przy użyciu nanodrutów białka do energii zbiorów przed wilgocią i stosowania ich jako Memristors for Computing biologicznej.

Smith, który nazywa siebie „przedsiębiorczy” zdobył pierwsze miejsce w 2018 Innovation Challenge, Umass Amherst dla planu biznesowego startowy dla firmy on utworzony z Yao i cudowny, e-Biologics. Naukowcy następnie z wniosku patentowego, pozyskiwania funduszy, rozwoju biznesu i planów badawczych i rozwojowych.

Cudowny mówi: „Ta praca jest pierwszą proof-of-concept dla czujnika nanodrutu. Gdy wrócimy w laboratorium, będziemy rozwijać czujniki do innych związków. Pracujemy na strojenie je dla szeregu innych związków.”

Wsparcie dla prac był jako dotacja karierę i Graduate Fellowship Badań z National Science Foundation, Urząd Umass Amherst w komercjalizacji technologii i przedsięwzięć oraz centrum kampusu za hierarchiczne Manufacturing, NSF finansowane nanoskali Science and Engineering Center.