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我国科学技能大学姑苏高级研讨院研讨员苏育德团队，立异性地构建了一种根据非二氧化碳同化微生物的级联生物杂合体体系，完成了光驱动下从二氧化碳到乙烯的高效、安稳转化，为半人工光合作用技能的开展供给了全新途径。1月1日，研讨成果发表于《美国化学会志》。
半人工光合体系交融了半导体资料的高光能使用功率与微生物催化反响的高选择性优势，成为使用太阳能将二氧化碳转化为高的附加价值燃料及化学品的重要办法。但是，现有体系大多依靠可以直接固定二氧化碳的微生物，严峻约束了可选菌种规模与产品多样性。怎么打破这一瓶颈，成为该范畴亟待处理的要害问题。
针对上述应战，苏育德研讨团队另辟蹊径，选用不能直接使用二氧化碳但具有一氧化碳代谢才能、选择性表达钒铁蛋白的棕色固氮菌，初次将其与硫化镉@硫化锌核壳量子点和钴卟啉类分子催化剂在细胞内共拼装，构建出一种新式“量子点-分子催化剂-细菌”三元生物杂合体系。
该体系经过两步串联光催化反响完成二氧化碳到乙烯的高效转化：首要，在光照下，量子点-分子催化剂复合物光催化二氧化碳还原为一氧化碳；随后，原位生成的一氧化碳被细胞内量子点-钒铁蛋白复合物高效使用，在光驱动下进一步组成乙烯。
该战略奇妙处理了两大要害难题：一是反响环境兼容性问题需氧的固氮菌可以在细胞内部天然构建微厌氧环境，有用维护对氧气灵敏的量子点-分子催化剂复合物，防止光生电子被氧气耗费，显着提高一氧化碳产率；二是传质约束问题细胞内部原位生成部分高浓度一氧化碳，然后加快后续到乙烯的转化速率。
根据时刻分辩荧光光谱的机理研讨标明，复合物之间有高效电子传递途径，荧光探针技能进一步验证了中间体一氧化碳在细胞内的光驱动生成。优化后的体系在接连一周的光照反响中安稳运转，累计发生每升7.9微摩尔乙烯，较传统糖驱动的天然体系提高162%，展现出杰出的催化功率与长时间安稳性。
研讨人员介绍，此项研讨成果不只拓宽了可用于二氧化碳转化的微生物品种，更提出了一种普适性的“细胞内级联”战略，未来有望推行至其它非二氧化碳同化菌株，用于由二氧化碳制备生物燃料、生物塑料等多种高的附加价值化学品，助力完成“双碳”目标下的绿色可持续开展。（来历：我国科学报 王敏）
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