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- 新傳感器可檢測(cè)智能手機(jī)中使用的稀有金屬
- 來(lái)源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/11/17
一種新的傳感器與鑭系元素(Ln),智能手機(jī)和其他技術(shù)中使用的稀土金屬結(jié)合后會(huì)改變其熒光,從而可能提供一種更有效,更具成本效益的方法來(lái)檢測(cè)這些難捉摸的金屬。圖片來(lái)源:賓州州立Cotruvo實(shí)驗(yàn)室
新型的基于蛋白質(zhì)的傳感器可以檢測(cè)鑭系元素(一種用于智能手機(jī)和其他技術(shù)的稀土金屬),從而實(shí)現(xiàn)一種更高效,更具成本效益的方法,該傳感器在與這些金屬結(jié)合時(shí)會(huì)改變其熒光。賓夕法尼亞州立大學(xué)的一個(gè)研究人員小組使用他們最近描述的一種蛋白質(zhì)開(kāi)發(fā)了傳感器,隨后將其用于探索使用鑭系元素的細(xì)菌的生物學(xué)特性。描述該傳感器的研究在線(xiàn)發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上。
賓夕法尼亞州立大學(xué)助理教授兼路易斯·馬塔拉諾職業(yè)化學(xué)發(fā)展教授小約瑟夫·科特魯沃說(shuō):“鑭系元素已用于多種當(dāng)前技術(shù)中,包括智能手機(jī)的屏幕和電子設(shè)備,電動(dòng)汽車(chē)的電池,衛(wèi)星和激光器!焙驮撗芯康馁Y深作者!斑@些元素被稱(chēng)為稀土,在元素周期表中包括原子量為57至71的化學(xué)元素。從環(huán)境或工業(yè)樣品中提取稀土元素極具挑戰(zhàn)性和昂貴,例如礦山廢水或煤渣產(chǎn)品中的稀土元素。我們開(kāi)發(fā)了一種基于蛋白質(zhì)的傳感器,可以檢測(cè)樣品中的微量鑭系元素,從而讓我們知道是否值得投入資源來(lái)提取這些重要的金屬!
該研究小組重新設(shè)計(jì)了用于檢測(cè)鈣的熒光傳感器,用最近發(fā)現(xiàn)的一種蛋白質(zhì)取代了與鈣結(jié)合的傳感器部分,這種蛋白質(zhì)與鑭系元素的結(jié)合要比其他金屬好幾百萬(wàn)倍。蛋白質(zhì)與鑭系元素結(jié)合時(shí)會(huì)發(fā)生形狀變化,這是傳感器熒光“開(kāi)啟”的關(guān)鍵。
Cotruvo說(shuō):“檢測(cè)樣品中每種元素的金標(biāo)準(zhǔn)是一種稱(chēng)為ICP-MS的質(zhì)譜技術(shù)! “這項(xiàng)技術(shù)非常靈敏,但是它需要大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室所沒(méi)有的專(zhuān)用儀器,而且價(jià)格也不便宜。我們開(kāi)發(fā)的基于蛋白質(zhì)的傳感器使我們能夠檢測(cè)樣品中鑭系元素的總量?梢宰R(shí)別每個(gè)單獨(dú)的元素,但是可以在采樣位置快速且廉價(jià)地完成!
該研究小組還使用該傳感器研究了一種使用鑭系元素的細(xì)菌的生物學(xué)特性,即最初發(fā)現(xiàn)鑭系元素結(jié)合蛋白的細(xì)菌。早期的研究已經(jīng)在細(xì)菌的周質(zhì)中(細(xì)胞外部附近的膜之間的空間中)檢測(cè)到了鑭系元素,但是研究小組還使用傳感器在細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)中檢測(cè)到了鑭系元素,該鑭是一種充滿(mǎn)細(xì)胞的液體。
Cotruvo說(shuō):“我們發(fā)現(xiàn)最輕的鑭系元素周期表中的鑭到釹會(huì)進(jìn)入胞質(zhì)溶膠,而較重的鑭系元素不會(huì)進(jìn)入胞質(zhì)溶膠。” “我們?nèi)栽趪L試確切地了解其原因和原因,但這告訴我們胞質(zhì)中存在可處理鑭系元素的蛋白質(zhì),這是我們以前所不知道的。了解這種高攝取選擇性背后的原因也可能是有用的。在開(kāi)發(fā)將一種鑭系元素與另一種鑭系元素分離的新方法時(shí),這是一個(gè)非常困難的問(wèn)題。”
研究小組還確定,細(xì)菌吸收了鑭系元素,就像許多細(xì)菌吸收了鐵一樣。它們分泌與金屬緊密結(jié)合的小分子,整個(gè)復(fù)合物被帶入細(xì)胞。這表明,與高選擇性傳感器相比,有些小分子可能更緊密地結(jié)合鑭系元素。
Cotruvo說(shuō):“我們希望進(jìn)一步研究這些小分子和胞漿中的任何蛋白質(zhì),它們最終可能比我們?cè)趥鞲衅髦惺褂玫牡鞍踪|(zhì)更好地結(jié)合鑭系元素! “研究這些元素如何與鑭系元素結(jié)合和相互作用可能會(huì)給我們啟發(fā),啟發(fā)我們?cè)谑占糜诋?dāng)前技術(shù)的鑭系元素時(shí)如何復(fù)制這些過(guò)程。”
除Cotruvo之外,研究團(tuán)隊(duì)還包括賓夕法尼亞州立大學(xué)的Joseph Mattocks和Jackson Jackson。
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