AEM: 一种用于太阳能制氢的周质光敏生物混合系统

雨辰

2021-04-01

将无机光敏剂与完整的活细胞整合在一起的全细胞无机-生物混合系统在太阳能制氢方面显示出巨大的潜力。然而，典型的全细胞生物杂交系统在跨膜扩散过程中经常受到电子转移动力学迟缓的影响，这严重限制了它们的光催化活性。

有鉴于此，江苏大学雍阳春教授和施伟东教授等人，通过将CuInS₂/ZnS量子点(QDs) 转移到表达周质氢化酶的Shewanella oneidensis MR-1（SW）细胞中，构建了一个独特的周质光敏生物杂交系统。

本文要点

1）通过将生物相容的量子点导入在细胞周质中表达氢化酶的细胞中，首次制造了PPBS。分别选择了CuInS₂/ZnS量子点（QDs）和Shewanella oneidensis MR-1（SW）细胞作为光敏剂和生物催化剂。基因突变分析表明，光激发电子可以转移到周质氢化酶中，从而有效地催化制氢。

2）量子点光敏剂的光激发和电子传递过程同时发生在SW细胞的周质中，缩短了电子传递的距离，并避免了跨膜过程中涉及的额外能量损失。

3）在可见光照射下，所制备的生物杂化体系的光催化产氢量是裸量子点的8.6倍。此外，这种生物杂交系统具有良好的生存能力和稳定性，使其能够在45小时内持续高效地产氢，代表了已报道的全细胞生物杂交产H₂系统中最稳定的生物杂交体。

总之，该工作为构建一个稳定的全细胞生物混合系统太阳能制氢提供了一个新的视角。

参考文献：

Bifu Luo et al. A Periplasmic Photosensitized Biohybrid System for Solar Hydrogen Production. Advanced Energy Materials, 2021.

DOI: 10.1002/aenm.202100256

https://doi.org/10.1002/aenm.202100256