维度网讯，德国卡塞尔大学（University of Kassel）的Kirstin Gutekunst、德国波鸿鲁尔大学（Ruhr University Bochum）的Wolfgang Schuhmann、葡萄牙新里斯本大学（Universidade Nova de Lisboa）的Felipe Conzuelo及其同事将活的蓝藻细胞捕获在电极上柔软的紫精修饰氧化还原聚合物涂层内，在每个细胞周围形成一层薄薄的“水凝胶壳”。随后，团队施加了一个小的负电压，使聚合物中的紫精单元被还原，能够在紧邻细胞处还原氧气，从而有效去除细胞周围环境中的氧气。

研究人员发现，还原态的紫精聚合物可以高效清除光合作用产生的氧气，在细胞周围形成一个低氧微环境，同时避免有害过氧化氢的积累。蓝藻内部的氢化酶因此保持活性，能够持续产氢。

使用转基因蓝藻的实验尤为成功。在这些突变体中，氢化酶在遗传上直接与光合作用的光系统I耦合。与聚合物中的野生型细胞相比，这些突变体表现出更持久、更稳定的产氢能力。

在这些保护条件下，PSI-氢化酶融合突变体在光照下稳定地产氢，一旦允许氧气积累，产氢量立即下降。由于未添加葡萄糖或其他外部燃料，用于产氢的电子极有可能直接来自光系统II的水分解，这与预期一致。

光合产氢通常是自限性的，因为水分解产生的氧气会使氢化酶失活。然而，这项研究展示了一种在完整细胞中将电子与氧气解耦的实用方法。这种基于聚合物的除氧方法避免了酶混合物和葡萄糖等额外燃料，使系统更简单、更可持续，更接近真正的太阳能制氢装置。将完整细胞嵌入可调的氧化还原聚合物中，为可扩展的“活体电极”开辟了一条道路——细胞在生物上进行自我修复，而聚合物负责电化学功能。

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