生物制氢由于其干净清洁、成本低从而引起了研究者的广泛关注。一些生物细胞体内存在氢化酶,可以还原质子氢产生氢气。然而,氢化酶非常容易失活,且随着细胞的凋亡,不能继续提供产生氢气的物质条件光合电子,使产氢终止,体内氢化酶不能得到利用。因此本课题提出一种利用细胞表面工程策略,实现可不依赖于绿藻细胞活性持续产氢的方法。这种构筑细胞内外物质传输桥梁的方法为未来生物细胞深入广泛的利用和功能的开发提供新的思路和方法。本论文具体研究内容如下:首先,构筑内外电子传递桥梁。以蛋白核小球藻为基本生物体,通过静电相互作用在其表面修饰三价铁离子。利用其氧化作用,在生物体表面原位氧化吡咯形成聚吡咯,同时在其中掺杂漆酶,构筑可将外部电子转移到生物体内部的聚吡咯-漆酶复合层。其次,构筑外界供电子体系,实现外部电子持续向内部供应。通过向外界介质中加入水溶性伊红作为光敏剂,使其在光照条件下由基态变为激发态,容易将电子传递给导电介质同时变为氧化态。加入三乙醇胺作为供电子体,其可将电子传递给氧化态的光敏剂使其重新回到基态,完成电子传递循环,以保证外界电子的持续供给。最后,营造体系厌氧环境。蛋白核小球藻体内存在生物酶-氢酶在有氧条件下容易失活,在持续内输的电子的作用下,通过在外界介质中加入耗氧物质邻苯二酚以及催化邻苯二酚氧化的漆酶来构建厌氧环境持续激活氢酶,从而构筑一个完整的人工产氢体系,实现可不依赖于绿藻细胞活性而持续产氢。整个体系使细胞体内活性物质氢化酶的最大利用,可持续产氢时间为60天以上,前一个月平均产氢速率约为0.27μmol H₂（mg chlorophy II）^-1h（-1）。