昆士兰科技大学的研究人员利用工程蛋白质创建了一种生物传感器，用于检测和提取稀土元素，为应对日益增长的需求和环境挑战提供了一种潜在的解决方案，并有可能进行修改以适应其他各种应用。

昆士兰科技大学的研究人员利用一种充当分子开关的混合蛋白质，开发出一种能检测稀土元素的生物传感器。 图片来源：昆士兰科技大学 昆士兰科技大学

镧系元素（Lns）是电子、电机和电池中使用的基本元素。 然而，目前的提取方法成本高昂、破坏环境，而且无法满足日益增长的需求。

基里尔-亚历山德罗夫（Kirill Alexandrov）教授及其来自昆士兰科技大学农业与生物经济中心（QUT Centre of Agriculture and Bioeconomy）和澳大利亚研究理事会合成生物学卓越中心（ARC Centre of Excellence in Synthetic Biology）的同事们利用蛋白质设计出了分子纳米机械，当它们选择性地与Lns结合时，就会产生易于检测的信号。

除了亚历山德罗夫教授，国际研究团队还包括昆士兰科技大学的研究人员郭中博士、帕特里夏-沃尔登（Patricia Walden）和崔振玲博士，以及来自CSIRO先进工程生物学未来科学平台和克拉克森大学（美国）的研究人员。

研究小组在Angewandte Chemie International上发表了他们的研究成果，描述了通过将一种镧系元素结合蛋白LanM与一种名为β-内酰胺酶的抗生素降解酶结合，设计出一种杂交蛋白，或称"嵌合体"。

这种混合蛋白就像一个"开关"，只有在镧系元素存在时才会变得活跃。 它可用于检测和量化液体中的镧系元素，产生可见的颜色变化或电信号。

令人印象深刻的是，用这些嵌合体改造过的细菌能够在抗生素的作用下存活，否则抗生素就会杀死它们--但只有当镧系元素存在时才能杀死它们。 这凸显了蛋白质对这些稀有金属的精确反应。

"这项工作为利用生物技术检测和回收稀土金属提供了令人兴奋的可能性，"亚历山德罗夫教授说。"该原型还可以修改用于各种生物技术应用，包括构建能够检测和提取有价金属的活生物体"。

研究小组目前计划努力提高分子开关的特异性，以便更好地区分密切相关的稀土元素。 研究小组还探讨了为其他关键元素开发开关的可能性。 该团队正在与对这项技术感兴趣的潜在行业合作伙伴进行积极讨论。

"亚历山德罗夫教授说："我们还想探索利用这一工具来设计微生物，使其能够直接从海水中提取稀土矿物。这可能是目前性能最好的开关之一，让我们对蛋白质开关的机制有了更深入的了解。"

编译自/ScitechDaily