Các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan (Hoa Kỳ) đã khám phá ra sợi protein từ vi khuẩn, vận chuyển điện tích với tốc độ đủ lớn để được ứng dụng trong các công nghệ nano nhân tạo.

Nghiên cứu mô tả sợi protein tốc độ cao do vi khuẩn Geobacter giảm uranium sản sinh. Các sợi protein này giống như sợi tóc được gọi là pili có tính chất độc đáo với khả năng vận chuyển điện tích với tốc độ 1 tỷ điện tử mỗi giây.

“Dây nano từ vi khuẩn được hình thành từ một tiểu đơn vị peptit duy nhất”, Gemma Reguera - tác giả chính của nghiên cứu nói. “Các dây nano hữu cơ được chế từ protein đó, có thể phân hủy sinh học và tương thích sinh học. Phát hiện này mở ra nhiều ứng dụng trong các thiết bị điện tử nano như cảm biến y tế và các thiết bị điện tử có thể được kết nối với mô người”.

Dây nano hoạt động trong tự nhiên sánh ngang với họat động hô hấp. Các tế bào của vi khuẩn cũng giống như con người, cần phải hô hấp. Quá trình hô hấp liên quan đến các điện tử di chuyển ra ngoài cơ thể sinh vật. Geobacterbacteria sử dụng dây nano protein để liên kết và trao đổi các khoáng chất chứa kim loại như oxit sắt và kim loại độc hại hòa tan như uranium. Các độc tố này được khoáng hóa trên bề mặt của các dây nano, ngăn không cho kim loại thấm vào tế bào.

Nhóm nghiên cứu đã tinh lọc các sợi protein có đường kính khoảng 2 nano mét. Sử dụng bộ công cụ tương tự như của các chuyên gia công nghệ nano, các nhà khoa học đã đo được vận tốc di chuyển của các protein qua các điện tử ở mức cao.

“Chúng giống như những đường dây điện ở cấp độ nano”, Reguera nói. “Đây cũng là nghiên cứu đầu tiên cho thấy khả năng các điện tử di chuyển những quãng đường dài dọc các protein, nhanh hơn 1.000 lần so với những gì đã được chứng minh trước đó”.

Nhóm nghiên cứu cũng đã xác định được các bẫy kim loại trên bề mặt của các dây nano protein liên kết với uranium ái lực lớn và có tiềm năng bẫy các kim loại khác. Những phát hiện này tạo cơ sở cho hệ thống tích hợp dây nano protein để khai thác vàng và các kim loại quý khác... Ngoài ra, các dây nano mới có thể được biến đổi để tìm ra những vật liệu khác giúp chúng hô hấp.

“Các tế bào của vi khuẩn Geobacter đang hỗ trợ những sợi protein hô hấp theo cách tự nhiên một số kim loại nhất định. Chúng tôi có thể sử dụng kỹ thuật di truyền để điều chỉnh các thuộc tính điện tử và sinh hóa của các dây nano và kích hoạt chức năng mới. Chúng tôi cũng có thể mô phỏng qui trình chế tạo tự nhiên trong phòng thí nghiệm để sản xuất hàng loạt dây nano hữu cơ với giá thành rẻ và thân thân thiện với môi trường”, Reguera nói. “Điều này trái ngược với việc sản xuất các sợi nano vô cơ nhân tạo đòi hỏi nhiệt độ cao, dung môi độc hại, máy hút bụi và thiết bị chuyên dụng”.

Nguồn: vista.gov.vn