科學家已經建立了微小的基於水滴的微生物工廠,當暴露在陽光下在空氣中產生氫氣而不是氧氣。
正常情況下,藻類細胞通過光合作用固定二氧化碳並產生氧氣。這項研究使用含糖的液滴和活的藻類細胞通過光合作用產生氫氣,而不是氧氣。
氫是一種潛在的氣候中性燃料,作為未來的能源提供了許多可能的用途。一個主要的缺點是製造氫需要使用大量的能源,所以人們正在尋找綠色的替代品,而這一發現可能是向前邁出的重要一步。
這個團隊由布里斯托化學學院的史蒂芬·曼恩(Stephen Mann)教授、李梅博士、中國哈爾濱工業大學的黃欣教授及其同事組成,他們在每個液滴中捕獲了大約1萬個藻類細胞,然後通過滲透壓縮將它們擠在一起。通過將細胞深埋在液滴中,氧氣水平下降到能夠開啟一種叫做氫化酶的特殊酶的水平,這種酶劫持了正常的光合作用途徑來產生氫氣。用這種方法,大約25萬個微生物工廠,通常只有十分之一毫米大小,可以在一毫升水中製備。
為了提高氫的生成水平,研究小組在活的微反應器上覆蓋了一層薄薄的細菌外殼,細菌能夠清除氧氣,因此增加了為氫化酶活性準備的藻類細胞的數量。
雖然還處於早期階段,但這項工作為在自然有氧條件下開發光生物綠色能源邁出了一步。
主任教授史蒂芬·曼布裡斯託馬克斯·普朗克最小生物學中心的布里斯托說:「使用簡單滴向量控制藻細胞組織和光合作用合成micro-spaces提供了一個潛在的環保制氫方法,我們希望在未來的工作發展。」
哈爾濱工業大學的黃欣教授補充說:「我們的方法很簡單,應該能夠在不損害活細胞生存能力的情況下擴大規模。它看起來也很靈活;例如,我們最近在液滴中捕獲了大量的酵母細胞,並用微生物反應器生產乙醇。」