从Geobacter（背景）收集的蛋白质纳米线（浅绿色）夹在电极（金）之间，形成用于检测生物分子的生物电子传感器（红色）。图片来源：麻省大学阿默斯特分校/姚实验室

马萨诸塞州阿默斯特大学的一个团队在《纳米研究》（NanoResearch）期刊上写道，他们本周报告说，他们已经开发出生物电子氨气传感器，这是有史以来最敏感的传感器之一。

该传感器使用源自细菌Geobacter 的导电蛋白纳米线为电子设备提供生物材料。30多年前，资深作家和微生物学家德里克·洛夫利（Derek Lovley）在河泥中发现了Geobacter。微生物会长出像头发一样的蛋白质细丝，充当纳米级“金属丝”，以转移电荷来滋养它们并与其他细菌交流。

生物医学工程博士学位的第一作者和作者亚历山大·史密斯（Alexander Smith）与其顾问Jun Yao和Lovley说，他们设计了这种用于测量氨的第一个传感器，因为该气体对农业，环境和生物医学至关重要。例如，在人类中，呼吸中的氨气可能预示着疾病，而在禽类养殖中，必须对禽类的健康和舒适性进行严密监测和控制，避免饲料不平衡和生产损失。

姚说：“这种传感器使您能够进行高精度传感；比以前的电子传感器要好得多。” Smith补充说：“每次进行新的实验时，我都会感到惊喜。我们并不期望他们像他们那样出色地工作。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灵敏度低，并且容易受到其他气体的干扰。他补充说，除了卓越的功能和低成本之外，“我们的传感器是可生物降解的，因此不会产生电子废物，而且它们是使用可再生原料通过细菌可持续生产的，而无需使用有毒化学物质。”

史密斯（Smith）在他的博士学位期间进行了过去18个月的实验。工作。从洛夫利（Lovley）的早期研究中可以知道，蛋白质纳米线的电导率随蛋白质纳米线周围溶液的pH值（酸或碱水平）而变化。这促使研究人员检验了这种想法，即他们可以对生物传感的分子结合高度敏感。Smith指出：“如果将它们暴露于化学物质中，其性质会发生变化，并且可以测量响应。”

史密斯说，当他将纳米线暴露在氨气中时，“反应确实非常显着且显着”。“很早以前，我们发现我们可以以显示出这种显着响应的方式对传感器进行调整。它们对氨非常敏感，对其他化合物的敏感度则低得多，因此传感器可以非常特殊。”

Lovley补充说，“非常稳定”的纳米线可以持续很长时间，在使用数月后，该传感器可以始终如一地稳定运行，并且表现出色，“非常了不起”。

姚说：“这些蛋白质纳米线总是令我惊讶。这种新用途与我们以前研究的领域完全不同。” 此前，研究小组曾报道使用蛋白质纳米线从湿度中收集能量，并将其用作生物计算的忆阻器。

史密斯自称为“企业家”，因与他和e-Biologics组成的公司的创业业务计划而获得了UMass Amherst的2018年创新挑战赛的第一名。研究人员跟踪了专利申请，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。一旦回到实验室，我们将开发用于其他化合物的传感器。我们正在努力针对一系列其他化合物进行调整。”