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通過合成生物學方法改造的微生物細胞工廠，可直接利用廢棄塑料、餐廚垃圾和二氧化碳等作為原料。高效吸收光能的半導體與細胞工廠結合產生的半導體材料-生物雜合體，可直接利用光能為細胞工廠提供還原力，生產的化學品具有更高的碳轉化率，但目前缺乏低成本、環境友好型的方法規模化合成雜合體。

廢水中普遍存在的金屬離子、硫酸鹽和有機物等污染物，可直接或間接為半導體材料-細菌雜合體的生產提供原料，降低規模化生產雜合體的成本。“但廢水中的污染物組成成分復雜，且多數具有生物毒性，有機物種類繁多，通常含有較高的鹽濃度，為污染物資源化利用帶來了諸多挑戰。”論文共同通訊作者高翔說。

為此，合作團隊設計和改造了一種海洋微生物——需鈉弧菌，它含有類似電活性微生物的膜電子傳遞通道，有利于半導體材料光生電子進入細胞，是利用廢水生產雜合體的理想底盤細胞。利用改造后的工程菌，研究團隊以廢水中常見的糖、醇和酸等有機污染物、硫酸鹽和金屬離子作為原料，成功實現半導體材料-細菌雜合體的合成。

路璐介紹，與傳統的石油基和糖基生物發酵化學品相比，研究團隊建立的污染物基雜合體光驅生物制造路線排放溫室氣體更少、產物生產成本更低，利用光能實現了污染物的高效資源化利用。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41893-023-01233-2