Advanced Materials | 在活体照明设备中整合自然弧菌以进行光子控

基因工程和材料工程工具的合理化使得荧光天然弧菌（V. natriegens）能够制造出简单、高发光且稳定的 V. natriegens-硅胶彩色滤光片，用于首款发红细菌杂交发光二极管。这指出了 V. natriegens 作为一种高性能蛋白质生产平台，能够推动细菌光电子学的发展，尤其是用于照明的细菌光子下转换滤光片。

上。

在独立三重复中筛选培养条件，观察不同温度下培养时间为 (A) 48 小时和 (B) 24 小时时，DsRed 沉淀细胞的ϕ变化。比较在带隔板和不带隔板的瓶中的情况（*）。(C) 优化培养温度和孵育时间后 V. natriegens 细胞培养的照片。(D) 纯化 DsRed（由 E. coli 和 V. natriegens 产生，n = 3 批次）的吸光度(E)、发射光谱（实线；λex = 280 nm）和激发光谱（虚线；λem = 630 nm）。(F) 纯化 DsRed（橙色）和悬浮培养的表达 DsRed 的 V. natriegens 细胞（灰色）的发射光谱（实线；λex = 450 nm）和激发光谱（虚线；λem = 640 nm）。

.

(A) 大肠杆菌（顶部）和盐水弯曲菌（底部）基硅胶薄膜（2.5 cm × 2.5 cm × 2 mm）在常温下（左）和蓝光透射照射下（右）的情况；请注意，由于涂层较薄，黄色是样品发射和激发系统组合的结果。(B) 大肠杆菌的显微照片，以及 (C) 在硅胶薄膜中高度稀释的盐水弯曲菌细胞。(D) 盐水弯曲菌-硅胶半球形滤膜在常温下（顶部）和蓝光透射照射下（底部）；请注意，由于样品尺寸（高4 mm，直径10 mm），红色现在清晰可见。(E) 发射光谱（实线；λex = 450 nm）和激发光谱（虚线；λem = 640 nm）以及沉淀（黑色）和半球形硅胶滤膜中表达DsRed的盐水弯曲菌细胞（红色）。(F) 再培养的、嵌入硅胶中的盐水弯曲菌细胞在25℃培养3天后的吸收光谱（插图照片）(A) 随着施加电流从5 mA增加到200 mA，V. natriegens 器件的发射光谱，包括一张在200 mA下工作、配有520 nm LED芯片的BaHLED的图片。(B) 在相似温度下工作器件的平均归一化强度（阴影区域指的是支持信息图S5–S8中显示的重复实验的平均曲线）。(C) 三个独立批次器件的最大温度与稳定性（L50）的相关性，由不同颜色表示（红色、粉色、蓝色），以及若干代表性数据见图S5–S8。(D) V. natriegens-硅胶在不同温度下孵育时荧光强度的归一化损失（阴影区域指每组五次重复实验的平均曲线）。(E) V. natriegens 器件在远程配置下随时间变化的发射光谱。(F) V. natriegens 器件在远程配置下随时间变化的 x/y CIE 颜色坐标变化，突出显示约14天的颜色稳定性（黑色方块）。

总结

更让人意外的是，这种细菌在与疏水性硅胶材料混合时表现得格外“合拍”。它能在硅胶中均匀分散，形成稳定透明的红色荧光薄膜，而传统大肠杆菌则容易结块、分布不均。研究团队将这些细菌-硅胶复合滤片覆盖在蓝色LED芯片上，成功制备出首款基于Vibrio natriegens的红色发光器件。在较低工作温度下，器件可稳定发光数天；若采用远程配置，色稳定性甚至能维持超过两周。尽管这种细菌对温度变化较为敏感，高温下发光寿命会明显缩短，但研究人员相信，通过基因工程筛选耐热菌株或优化器件结构，这一瓶颈有望被突破。

参考文献：

DOI: 10.1002/adma.202514435