浙大团队跨学科合作——给细胞穿上二氧化硅的外套

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浙大团队跨学科合作——给细胞穿上二氧化硅的外套

作为零碳排放能源,氢能绿色环保,是十分理想的。

当前,氢气主要从石油中制取,成本非常高。科学家们一直在探索:能否借助自然界中现成的“设备”,来制造氢气。

昨天从浙江大学传来消息,浙江大学求是高等研究院徐旭荣副教授课题组,联合浙大化学系的唐睿康教授、上海师范大学藻类光合作用与生物能源转化实验室的马为民教授,共同开展这项研究工作,取得突破。

通过跨学科合作,科学家们改造了一种绿藻细胞,使其能在自然条件下持续不断地利用光合作用,高效产氢,每升绿藻可以产生17毫升氢气。这是生物光合产氢领域取得的一次重要突破,为化学手段改造光合生物,进而实现光生物产氢,提供了全新的思路。

相关研究论文近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.(德国《应用化学》)上。

30多年前,科学家就发现绿藻细胞中存在着一种氢酶。当氢酶被激活后,绿藻就能在进行光合作用的时候产生氢气。

“但是氢酶对氧气非常敏感,在有氧的情况下,氢酶迅速失去活性,就不能产生氢气。”徐旭荣老师说,实际上氢酶被激活产生氢气这种情况,是绿藻在应对缺氧的状况下,产生的一种应激反应。

能否对绿藻进行改造,隔绝氧气,唤醒氢酶呢?

徐旭荣的合作者之一,化学系的唐睿康教授长期从事生物矿化研究。他有一项绝活——能通过生物矿化手段,给细胞“穿”上一层外衣,在不改变生物原本属性的情况下,又赋予细胞新的性能。

如果绿藻也被“包裹”起来,是否可以人为制造缺氧环境呢?

课题组尝试用二氧化硅去包裹绿藻。

实验发现了有趣的现象:单个的绿藻细胞不能产氢,只是进行正常的光合作用,产生氧气。但是,当一个个“穿”着二氧化硅外衣的绿藻逐渐粘合在一起,形成了一个个绿藻团聚体时,科学家在培养绿藻的试管上方,用探针检测,既探测到了氧气,也探测到了氢气。

实验证实,在正常的光照条件下,绿藻团聚体能持续地产生氢气,目前最长时间可达72小时。

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