2023年4月4日，哈尔滨工业大学黄鑫团队在《Nature Communications》颁发了一篇题为Algal cell bionics as a step towards photosynthesis-independent hydrogen production的钻研论文。该论文揭示了藻类细胞仿生学对非光合作用造氢的沉要意思。

 藻类细胞产生氢气的工程化早在1942年就起头了，基于利用光能捕获系统中的电子，在光合电子传递链的还原端驱动氢酶活性。然而，光合产氢是短暂的，通常仅在阴郁-光亮转换期间持续几分钟，由于伴随产生的光合氧强烈抑造了氢酶的活性。因而开发了基于厌氧发酵、呼吸加强、营养褫夺和耐氧氢化酶基因工程的战术，以解除氧气产生的负面影响。此表，最近的钻研批注，诱导藻类细胞荟萃，作为在空气中创造部门缺氧前提的战术是可行的。

 本钻研中开发了一种细胞仿生步骤，将活体藻类细胞与导电聚合物的超薄表壳以及碳酸钙表骨骼相结合，形成一个离散的细胞微环境，可能持续进行光合和非光合作用氢气。表表加强的藻类细胞引起氧气亏损，并提供结构和化学不变性，共同产生终部门缺氧前提和与之相伴随的氢酶活性，使其能够在空气中产生作用。

 为了证实表部电子在氧浓度降低情况下的光合反映，作者丈量了叶绿素荧光瞬态曲线和荧光动力学参数，以评估PSII对光能的吸收和捕获，以及随后的光合电子转移过程。荧光尝试批注，对于在表部介质中增长EY和TEOA的PPy/CaCO₃包被细胞，叶绿素荧光曲线中的Fm增长，批注PSII中D1蛋白的活性加强，从而有助于PSII电子受体的更高效能。此表，观察到了提高的电子传输量子产率（φEo），批注从PSII捕获的光能更高效地用于随后的传递过程。结合加强的Sm值，能够揣摩PQ库被扩大，更多电子通过光合作用链传递。此表，PSII反映中心的密度也增长，如每个CSm上削减的PSII中心数（RC/CSm）的改善所示。在光系统的特定能量通量方面，对于存在EY和TEOA的PPy/CaCO3包被细胞，单元引发截面（CSm）的吸收能量（ABS/CSm）和捕获能量（TRo/CSm）均得到加强，批注叶绿素吸收了更多光能，而后用于QA的还原。此表，单元CSm的电子转移能量（ETo/CSm）和还原终点电子受体（REo/CSm）也增长，批注还原的QA与电子传输的再氧化改善，并且更多的电子达到了电子传递链的结尾。这些观察了局揭示了表部电子参加了幼球藻细胞光合作用蹊径，并提高了光能吸收、捕获和传递的所有效率。因而，基于吸收（PIabs）、截面（PIcs）和能量转换（PItotal）的机能指数以及Fv/Fm值均得到了显著改善，批注PPy/CaCO3包被幼球藻细胞成功内化了表部电子，并加强了光活性。

本钻研中荧光尝试所用的仪器是由北京不朽情缘礼节科技有限公司自主研发的叶绿素荧光（Yaxin-1161G），该仪器是一款对叶绿素荧光动力学过程实现全面丈量的精密仪器。丈量过程都在人为光源下，最大限度预防了表界杂散光的滋扰。以瞬态荧光步骤为基础，结合调造与非调造的职能形成Yaxin-1161G的丈量步骤。它是对PSⅠ、PSⅡ工作情况进行分析的探针性工具，对荧光动力学的快相和慢相均可观测。更先进的产品已经上市，别离有Yaxin-1165植物荧光动力学丈量系统和Yaxin-1168藻类荧光动力学丈量系统。

 本钻研展示了一种细胞仿生学步骤来加强绿色氢能的产生，将人为生物氢产活蹊径与天然光合作用集成到表表加强的藻类细胞中；诨钕赴途酆衔/无机杂化资料自动接口的步骤，能够提供新的生物强化平台，并有助于开发新型的细胞活体资料和微生物细胞工厂，这些工厂在可持续能源出产和绿色生物造作中拥有潜在利用。