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研究發現用石墨烯包裹納米顆粒可殺死廢水中的耐藥菌2020-07-29

New Atlas
 
抗生素耐藥菌正在成為一個嚴重的公共衛生威脅,部分原因是這些細菌可以互相傳遞耐藥基因。現在,萊斯大學的研究人員已經開發出一種系統,利用包裹在氧化石墨烯中的納米顆粒來殺死廢水中的超級細菌和它們自由漂浮的耐藥性基因。
 
細菌是具有群體意識的生物,所以當其中一些細菌想出如何抵抗抗生素時,它們會迅速將這種能力傳播給其他細菌,以幫助它們生存。這些抗生素抗性基因(ARGs)可以在污水廠等環境中持續存在,並逃逸到自然水道中,給那些本身沒有直接接觸藥物的細菌帶來超強動力。這意味著僅僅殺死細菌本身往往是不夠的--那些鬆散的基因只會催生更多的超級細菌。所以科學家們正在研究如何防止細菌傳播這些基因,以及如何同時清理細菌和ARGs。
 
新的研究屬於後者,描述了一種用於汙水處理廠的新型消毒系統。新技術的核心是由鉍、氧和碳製成的“納米球 ”形式的光催化劑。在光的刺激下,這些光催化劑會產生稱為活性氧物種(ROS)的分子,這種分子對細菌和ARG都是致命的。
 
在針對多重耐藥的大腸桿菌的測試中,該團隊發現,如果將這些“納米球 ”包裹在由氧化石墨烯製成的保護殼中,則表現更好。這層保護層減少了環境中被破壞的ROS數量,讓它們產生的ROS是未被包裹的球體的三倍。
 
作為一個額外的改進,在氮氣中摻入這些氧化石墨烯外殼有助於球體捕獲更多的細菌,讓它們有更多的時間來殺死細菌和它們死後可能掉落的ARG。
 
“包裹通過增強細菌表面和外殼之間的疏水性相互作用,改善了細菌對微球的親和力,”該研究的共同主要作者Pingfeng Yu說。“這減輕了背景成分對ROS的稀釋和清除,並促進了釋放的ARGs的直接捕獲和降解。”
 
研究人員還表示,這些球體足夠大,可以從水中過濾出來並重複使用多次。在測試中,研究小組表明,即使被重複使用10次後,球體仍保留了絕大部分的光催化活性。

該研究成果發表在《水研究》(Water Research)雜誌上。
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