昆士蘭科技大學的研究人員利用工程蛋白質創建了一種生物感測器，用於檢測和提取稀土元素，為應對日益增長的需求和環境挑戰提供了一種潛在的解決方案，並有可能進行修改以適應其他各種應用。

昆士蘭科技大學的研究人員利用一種充當分子開關的混合蛋白質，開發出一種能偵測稀土元素的生物感測器。 圖片來源：昆士蘭科技大學昆士蘭科技大學

鑭系元素（Lns）是電子、馬達和電池中使用的基本元素。 然而，目前的提取方法成本高昂、破壞環境，而且無法滿足日益增長的需求。

基里爾-亞歷山德羅夫（Kirill Alexandrov）教授及其來自昆士蘭科技大學農業與生物經濟中心（QUT Centre of Agriculture and Bioeconomy）和澳大利亞研究理事會合成生物學卓越中心（ARC Centre of Excellence in Synthetic Biology）的同事們利用蛋白質設計出了納米機械信號，當它們選擇性地與Lns結合時，就會產生易於檢測的分子機械信號。

除了亞歷山德羅夫教授，國際研究團隊還包括昆士蘭科技大學的研究人員郭中博士、帕特里夏-沃爾登（Patricia Walden）和崔振玲博士，以及來自CSIRO先進工程生物學未來科學平台和克拉克森大學（美國）的研究人員。

研究小組在Angewandte Chemie International上發表了他們的研究成果，描述了透過將一種鑭系元素結合蛋白LanM與一種名為β-內醯胺酶的抗生素降解酶結合，設計出一種雜交蛋白，或稱為「嵌合體」。

這種混合蛋白就像一個”開關”，只有在鑭系元素存在時才會變得活躍。 它可用於檢測和量化液體中的鑭系元素，產生可見的顏色變化或電訊號。

令人印象深刻的是，用這些嵌合體改造過的細菌能夠在抗生素的作用下存活，否則抗生素就會殺死它們–但只有當鑭系元素存在時才能殺死它們。 這凸顯了蛋白質對這些稀有金屬的精確反應。

“這項工作為利用生物技術檢測和回收稀土金屬提供了令人興奮的可能性，」亞歷山德羅夫教授說。 “原型還可以修改用於各種生物技術應用，包括建造能夠檢測和提取有價金屬的活生物體”。

研究小組目前計劃努力提高分子開關的特異性，以便更好地區分密切相關的稀土元素。 研究小組也探討了為其他關鍵元素開發開關的可能性。 該團隊正在與對這項技術感興趣的潛在行業合作夥伴進行積極討論。

“亞歷山德羅夫教授說：”我們還想探索利用這項工具來設計微生物，使其能夠直接從海水中提取稀土礦物。這可能是目前表現最好的開關之一，讓我們對蛋白質開關的機制有了更深入的了解。 “

編譯自/ ScitechDaily