石墨烯防护层可以帮助颗粒破坏废水处理厂中的抗生素抗性细菌

时间:2020-07-21 14:00:44       来源:生物科学门户网站

休斯顿-(2020年7月20日)-石墨烯防护层可帮助颗粒破坏废水处理厂中的抗生素抗性细菌和自由漂浮的抗生素抗性基因。

可以将赖斯大学开发的新策略视为“包装,诱集和打击”。

赖斯环境科学家佩德罗·阿尔瓦雷斯(Pedro Alvarez)和上海同济大学环境工程教授张亚磊的实验室在Elsevier杂志《水研究》中介绍了用氧化石墨烯包裹的微球。

自2013年在废水处理厂首次发现具有抗药性的“超级细菌”以来,Alvarez及其合作伙伴位于赖斯的基于纳米技术的水处理纳米系统工程研究中心(NEWT)。

阿尔瓦雷斯说:“已知超级细菌会在废水处理厂中繁殖,并在对废水进行消毒时被杀死,从而释放出细胞外抗生素抗性基因(ARG)。”“这些ARG随后被释放,并可能在接收环境中转化本地细菌,这些细菌成为抵抗组的库。

他说:“我们的创新将最大程度地减少细胞外ARG的排放,从而减轻废水处理厂对抗生素耐药性的传播。”

赖斯实验室展示了其领域-掺有氮掺杂氧化石墨烯的铋,氧和碳的核心-灭活了多重耐药性大肠杆菌细菌,并降解了二级废水中降解的质粒编码的抗生素抗性基因。

石墨烯包裹的球体产生的活性氧(ROS)是单独的球体的三倍,从而杀死了废水中的鼻涕。

球体本身是光催化剂,当暴露在光下时会产生ROS。实验室测试表明,包裹球体使ROS清除剂降低其消毒溶液能力的能力降至最低。

研究人员说,对贝壳进行氮掺杂可以提高它们捕获细菌的能力,从而使催化球有更多的时间杀死它们。然后,增强的颗粒会立即捕获并降解死细菌释放的抗性基因,然后将其污染废水。

赖斯布朗工程学院的博士后研究副研究员余平峰说:“通过增强细菌表面和壳之间的疏水相互作用,包裹了对微球的细菌亲和力。”“这减轻了ROS被背景成分的稀释和清除,并促进了被释放的ARG的立即捕获和降解。”

于说,由于包裹的球体足够大,可以从消毒的废水中过滤掉,因此可以重复使用。测试表明,球体的光催化活性相对稳定,在10个循环后活性没有明显下降。这明显好于相同球体的循环寿命减去包角。