研究目的
研究光系统II与三维电极集成模型体系中光电生成的调控因素，以理解结构-活性关系并提升半人工光合作用的性能。
研究成果
电极的层级结构影响蛋白质整合但不影响酶活性，后者对光照强度和电子传递更为敏感。具有小尺寸大孔和多分散纳米颗粒的IO-ITO电极在半人工光合作用中表现更优。该研究为优化生物电极提供了方法学和指导原则。
研究不足
该研究仅限于包含PSII和特定电极材料的模型系统；与体内条件相比，酶活性有所降低，且光衰减和电子传递限制等因素尚未完全优化。蛋白质膜中的传质问题仍需进一步研究。
1：实验设计与方法选择：
研究制备了具有不同宏观和介观结构的分层三维电极（IO-ITO和IO-石墨烯），将其与光系统II（PSII）结合，并采用共聚焦荧光显微镜、原位红外光谱和蛋白质膜光电化学技术分析酶的分布、渗透及活性。
2：样本选择与数据来源：
PSII从蓝藻Thermosynechococcus elongatus中分离获得。电极采用聚苯乙烯珠和ITO纳米颗?；蜓趸┲票福涑叽绾团ǘ却嬖诓钜臁?/p>
3：实验设备与材料清单：
设备包括共聚焦激光扫描显微镜、衰减全反射红外光谱仪、紫外-可见分光光度计、循环伏安装置、配备铂对电极和Ag/AgCl参比电极的光电化学池。材料包含PSII、ITO纳米颗粒（Sigma-Aldrich）、聚苯乙烯珠、氧化石墨烯、DCBQ介质。
4：实验流程与操作步骤：
合成电极后通过滴涂法负载PSII并冲洗。测量手段包括紫外-可见光谱定量蛋白、共聚焦激光扫描显微镜观察分布、衰减全反射红外光谱分析渗透动力学、循环伏安法测定电容、光电化学法检测光电流和转换频率。
5：数据分析方法：
采用双指数拟合分析吸附动力学，计算比电容，并基于光电流和蛋白负载量计算转换频率。
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获取完整内容-
ITO nanoparticles
SA
Sigma-Aldrich
Used to create mesoporous structures in IO-ITO electrodes for protein binding and electronic communication.
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Polystyrene beads
Used to create macropores in IO electrodes for protein penetration.
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Graphene oxide
Used to prepare IO-graphene electrodes by co-assembling with PS beads.
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Confocal laser scanning microscope
Employed to visualize the spatial distribution of PSII within electrode scaffolds using fluorescence from chlorophyll a.
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ATR-IR spectrometer
Used for in situ monitoring of PSII penetration and interaction with electrode scaffolds via amide bands.
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UV-vis spectrometer
Used to measure light transmission of electrodes and quantify PSII loading.
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Cyclic voltammetry setup
Used to study electrochemical properties and specific capacitance of electrodes.
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Photoelectrochemical cell
Used for protein film-photoelectrochemistry measurements with platinum counter electrode and Ag/AgCl reference electrode.
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DCBQ mediator
2,5-dichloro-1,4-benzoquinone
Used as a diffusional redox mediator to relay electrons from PSII to the electrode in mediated electron transfer experiments.
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