近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在电活性活体材料（Electroactive Living Materials, ELMs）领域取得了创新性进展。研究团队通过合成生物学技术，开发了一种可编程电活性活体材料，实现了高效铀捕获与积累，为核能的可持续发展和环境修复提供了新思路。相关研究成果以“Engineering Programmable Electroactive Living Materials for Highly Efficient Uranium Capture and Accumulation”为题，在Environmental Science & Technology 上发表（DOI: 10.1021/acs.est.4c07276）。

电活性微生物其独特的生物电子交互能力受到广泛关注。然而，如何提高其在环境修复和资源回收中的效率与稳定性，仍然是该领域面临的重要挑战。团队采用合成生物学方法，通过将电活性微生物的可扩展性和可编程性与多细胞生物体系的稳健性相结合，开发了可编程的电活性活体材料，用于高效捕获和还原U(VI)。基于Shewanella oneidensis，团队通过基因工程手段在细菌表面展示铀结合蛋白，并优化了Mtr电子传递途径，显著提高了细菌的U(VI)还原和捕捉能力。同时，构建了生物膜促进基因回路，增强了细胞间的相互作用，从而实现了电活性活体材料的高效自组装。在微生物电化学测试中，该活体材料展现出优越的电活性。在铀回收应用中表现出强大的U(VI)捕获、还原和积累能力。该研究不仅为铀的有效回收提供了一种新的环保的解决方案，也突显了电活性活体材料在可持续环境与能源技术中广泛应用的潜力。

图 可编程电活性活体材料设计示意图

该工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

论文链接： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c07276