微生物所张延平团队创建人工导电菌毛提升生物光伏效率

生物光伏利用蓝藻等光合微生物将光能转化为电能，是一种契合低碳发展愿景的新型太阳能利用技术。然而，受制于细胞结构对电子传递的阻碍，胞内光电子难以高效转移到电极上，导致输出功率较低。近日，中国科学院微生物研究所张延平团队在蓝藻中实现了金纳米材料的空间靶向富集，成功构建出人工导电菌毛，显著提升了蓝藻胞外电子传递效率。

研究团队选用一种能特异性吸附金纳米颗粒的短肽，将其装载到位于蓝藻表面的菌毛上。在结合肽的靶向作用下，金纳米颗粒定向富集到菌毛上，形成导电菌毛。实验结果显示，改造后的蓝藻光电流密度提升了4倍。

进一步研究发现，导电菌毛不仅改善了单个细胞的电子输出，还促进了细胞之间的连接，形成更致密的生物膜和导电网络，从而增强了群体细胞的电子输出能力。此外，金纳米颗粒能从失活细胞上进行回收，并重复用于新鲜细胞，展现出这种导电结构的可持续性。

综上，该研究展示了一种让细胞自己“编程”组装功能材料的新思路，该方法未来有望拓展到微生物电合成、生物修复、活体材料等领域。

微生物所博士研究生王昊玮为论文第一作者，张延平研究员、李寅研究员和朱华伟副研究员为论文共同通讯作者。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等项目支持。

人工导电菌毛构建示意图

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-72407-7