基于 pH 的生物变阻器：概念验证
应用物理
2022-01-26 v2 定量方法
摘要
新科学与新技术需要新材料与新概念。在这方面，生物物质可发挥首要作用，因为它是一种具有有趣且创新特性的材料，已在技术中找到多种应用，从用于医疗的高度灵敏传感器到能量收集器件。此外，其大多数现象学仍不清晰，从而为推想性研究提供了新的线索。在本通讯中，我们探索使用一种众所周知的光敏蛋白——球形红细菌（Rhodobacter Sphaeroides）的反应中心，来构建一种电学 pH 传感器，即一种能够根据其结晶所在溶液的 pH 改变自身电阻的器件。通过使用在类似蛋白上成功验证的微观模型，我们研究了反应中心单蛋白在不同外加偏压条件下的电学响应，展示了生物变阻器假设的可行性。事实上，当 pH 从 10 降至 6.5 时，该蛋白的计算电阻增长了约 100%。此外，电流-电压特性的计算结果与中性条件下使用电流原子力显微镜开展的现有实验吻合良好。所有发现均与反应中心及类似蛋白中 pH 在生化作用里的已知角色定性一致，从而支持基于生物材料开发新型电子器件的概念验证。
引用
@article{arxiv.2108.07541,
title = {A pH-based bio-rheostat: a proof-of-concept},
author = {E. Alfinito and R. Cataldo and L. Reggiani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.07541},
year = {2022}
}
备注
10 pages, 3 figures