Electroactive Proteinoid–Quantum Dot Systems

doi:10.1002/smsc.202500418

2025-10-26

Panagiotis Mougkogiannis *

Andrew Adamatzky

DOI：10.1002/smsc.202500418

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摘要

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蛋白胨–量子点（QD）偶联物是一种新型生物量子杂化材料，结合了生物自组装与半导体纳米晶体的电子特性。本研究描述了使用磺基琥珀酰亚胺基4-（N-马来酰亚胺甲基）环己烷-1-羧酸酯（sulfo-SMCC）交联化学合成分析Glu-Phe-Asp-Cys蛋白胨–QD网络的过程，实现了80%～90%的偶联效率。扫描电子显微镜显示，形貌从球形前体转变为具有外径145.2 ± 18.7 nm和中心腔径102.3 ± 15.2 nm的环形纳米结构。该杂化网络表现出自发电化学振荡（0.03～0.11 Hz，297～485 mV），且在不同试验中具有可重复性。量子点（QD）的引入通过表面等离激元耦合将信号幅值增强了41倍（1999 mV vs. 48.8 mV）。用于生物传感的最佳电荷转移电阻约为5250 Ω。电子转移动力学遵循一级衰减（α = 0.0032 Hz⁻¹）。该网络在5天内对结构化二进制输入产生响应，并在f = 0.022217 Hz时表现出频率同步。幅值平方相干性值对于纯蛋白胨为0.90，对于偶联物为0.85。该系统通过结构转变表现出类自适应响应行为，从而在神经形态计算、自适应生物传感器以及信息处理架构中具有应用潜力。

Keyword:

proteinoids

quantum dots

self-assembly

synaptic plasticity

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