研究人员创造了一种独特的“绿色”可调谐电子元件的微观工具包，为新一代生物电子设备和传感器铺平了道路。
布里斯托尔大学领导的这项研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上，展示了如何用设计好的蛋白质制造导电的、可生物降解的电线。它们可以与传统的铜或铁制成的电子元件兼容，也可以与所有生物体中负责产生能量的生物机械兼容。
这些微型导线的大小与硅片上的晶体管差不多，或者是人类最细头发宽度的千分之一。它们完全由天然氨基酸和血红素分子构成，血红素分子存在于血红蛋白等蛋白质中，血红蛋白在红细胞中运输氧气。它们的制造使用了无害的细菌，消除了合成分子生产中常用的可能复杂且对环境有害的程序的需要。
该研究的主要作者、布里斯托尔大学的生物化学教授罗斯·安德森说:“虽然我们的设计灵感来自于地球上所有生命所必需的基于蛋白质的电子电路，但它们没有很多复杂性和不稳定性，这些复杂性和不稳定性会阻碍我们按照自己的方式利用它们的自然等首物。”
“我们还可以按顺序制造这些微小的电子元件，以一种天然蛋白质无法实现的方式指定它们的特性。”
生物分子工程和模拟领域的领先专家共同努力，创造了这种独特的新方法，设计了具有可调谐电子的定制蛋白质网卡属性。
这个多学科团队使用先进的计算工具来设计简单的构建块，这些构建块可以组合成更长的线状蛋白质链，用于传导电子。他们能够使用蛋白质x射线晶体学和电子冷冻显微镜(cryo-EM)来可视化这些电线的结构，这些技术可以看到最精细的结构。突破低温电镜技术的极限，用这种技术获得了最小的单个蛋白质的图像。
最终，这些纳米级设计导线具有广泛应用的潜力，包括用于疾病诊断和环境污染物检测的生物传感器。
人们还希望这项发明将成为新电路的基础，为绿色工业生物技术和捕获太阳能的人工光合蛋白创造量身定制的催化剂。
这一突破是一个名为“生命回路”的五年项目的一部分，该项目涉及布里斯托尔大学、朴茨茅斯大学、东安格利亚大学和伦敦大学学院(UCL)。
该团队利用他们在蛋白质设计、电子转移、生物分子模拟、结构生物学和光谱学方面的专业知识，深入了解电子如何在自然生物分子中流动，这是支撑细胞呼吸和光合作用的基本过程。
随着去年开始的项目取得进展，预计将取得进一步进展，为帮助实现向净零排放和更可持续的工业过程的过渡提供重要机会。
该研究的合著者、布里斯托尔大学的化学教授阿德里安·穆赫兰说:“这些蛋白质表明，蛋白质设计如何越来越多地提供实用的工具。它们为工程生物学提供了令人兴奋的可能性，也是研究生物电子转移基本机制的伟大系统。”
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