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她用病毒追踪癌细胞、制造化学气体,把病毒作为生物材料能干点啥?

作者:软荐小编      2023-08-18 01:04:42     107

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量子比特报告| 公众号QbitAI

不仅人会生病,病毒也可以用来制造电池

你没看错。 虽然科学家们对这个问题研究了很久,但是利用病毒作为生物材料能做什么呢?

他们不仅制造了电面板,还研究了如何利用病毒追踪癌细胞、制造触摸屏设备、制造物理二氧化碳……

科学家有一个梦想:他们可以在三天内驾驶病毒驱动的车辆。

病毒电池

大自然本身可以创造纳米级的材料制作病毒软件,比如坚韧的蛤壳。 使用在基因水平上控制的蛋白质来创建精致的结构。

这让麻省理工学院生物工程专业的学生安吉拉·贝尔彻着迷。 如果像电池这样的非生物结构具有控制基因的能力怎么办?

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△麻省理工学院生物工程系主任Angela Belcher; 生物工程与材料科学与工程学士

贝尔彻的实验室致力于了解和利用自然过程来激发能源、环境和医学材料和设备的设计灵感。

她选择了M13噬菌体。 这是一种长的、类似香烟的病毒,以真菌为食。

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首先,要完成人类操作的选择性进化。

Belcher简单地编辑了M13噬菌体DNA,病毒表达的蛋白质也发生了变化。 不同的蛋白质可以吸附不同的物质。

然后她将病毒暴露于她想要使用的材料中。 具有一定基因突变的病毒也会被吸附在材料上。 通过这种方式,贝尔彻筛选出了能够吸附这些材料的病毒样本。

捡起来,借助病毒强大的摄食能力。 用真菌感染选定的样本会导致它们自我复制制作病毒软件,制作数百万个副本。

让数百万个相同性质的病毒吸收某种物质,成为电池的原材料。 比如让病毒的一部分夹住碳纳米管; 另一部分病毒则夹住其他物质,制成电极材料。

而且通过病毒本身的繁殖和进化,电池结构也会一点点进化,成为更好的电池。

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该技术可以扩展到元素周期表中的任何元素,只需寻找匹配的 DNA 序列即可。 目前,Belcher 生产多种病毒,可与 150 多种不同材料一起使用。

通过基因编辑和筛选,病毒可以吸引氧化钴或醋酸铁,从而可以通过这些方式制造醋酸铁锂和钴酸锂电池。

用病毒制造电池有什么用

约翰·霍普金斯大学应用化学实验室的中间电池研究科学家 Konstantinos Gerasopoulos 表示:

使用病毒等生物材料的好处在于它们已经以“纳米”形式存在,因此它们本质上是合成电池材料的天然模板或支架。

一种应用前景是利用病毒创建高度有序的电极结构。 这样可以缩短离子通过电极的路径,提高电池的充放电速度。

到目前为止,贝尔彻的病毒电极基本上都是随机结构,她和她的朋友们正在努力引导病毒有序排列。

但仅此而已,病毒电池的性能已经超越了传统技术,具有更高的容量、循环寿命和充电速率。

Belcher表示,病毒组装的最大好处是它对环境友好。 传统的电极制造需要使用有毒物理物质和低温。 病毒电池只需要电极材料、温水和一些基因工程病毒。

目前,已经有论文研究如何将该技术商业化。 然而,仍然存在一些挑战。 一个主要的挑战是使用大量的病毒材料来达到生物分子水平。

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用病毒做其他事情

不仅仅是病毒电板,Belcher已经和别人成立了两家公司,利用病毒做不同的事情。

第一种是利用病毒刺激制造过程,制造触摸屏电子设备。 第一种是在将气体转化为乙烯的制造过程中使用病毒。 据悉,她还尝试利用病毒来组装太阳能电池板。

她还与麻省理工学院的一个团队合作,利用病毒组装技术来制造纳米颗粒。

纳米颗粒用于追踪非常小的癌细胞。 它们原本很难被医生发现,这将大大提高疾病的早期发现率。

科学家对病毒的未来有不止一种愿景。

贝尔彻梦想能够驾驶一辆由病毒驱动的汽车三天。 在疾病方面,科学家希望由病毒制成的纳米颗粒能够配备生物材料,帮助杀死癌细胞。

听完这个独特的病毒故事,你有什么体会呢?

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