通过合成生物学方法改造的微生物细胞工厂，可直接利用废弃塑料、餐厨垃圾和二氧化碳等作为原料。高效吸收光能的半导体与细胞工厂结合产生的半导体材料-生物杂合体，可直接利用光能为细胞工厂提供还原力，生产的化学品具有更高的碳转化率，但目前缺乏低成本、环境友好型的方法规模化合成杂合体。

废水中普遍存在的金属离子、硫酸盐和有机物等污染物，可直接或间接为半导体材料-细菌杂合体的生产提供原料，降低规模化生产杂合体的成本。“但废水中的污染物组成成分复杂，且多数具有生物毒性，有机物种类繁多，通常含有较高的盐浓度，为污染物资源化利用带来了诸多挑战。”论文共同通讯作者高翔说。

为此，合作团队设计和改造了一种海洋微生物——需钠弧菌，它含有类似电活性微生物的膜电子传递通道，有利于半导体材料光生电子进入细胞，是利用废水生产杂合体的理想底盘细胞。利用改造后的工程菌，研究团队以废水中常见的糖、醇和酸等有机污染物、硫酸盐和金属离子作为原料，成功实现半导体材料-细菌杂合体的合成。

路璐介绍，与传统的石油基和糖基生物发酵化学品相比，研究团队建立的污染物基杂合体光驱生物制造路线排放温室气体更少、产物生产成本更低，利用光能实现了污染物的高效资源化利用。

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https://doi.org/10.1038/s41893-023-01233-2