现代污水处理厂,无人机鸟瞰图。

科学家在废水中“包裹、诱捕和杀灭”超级细菌

图片来源:Mulderphoto/Dreamstime

一项新的研究发现,石墨烯的保护层可以帮助颗粒摧毁废水处理厂中的耐抗生素细菌和自由漂浮的耐抗生素基因。

描述为“这一策略是由德克萨斯州休斯顿莱斯大学的环境科学家佩德罗·阿尔瓦雷斯和上海同济大学环境工程学教授张亚磊共同开发的,他们在研究中引入了氧化石墨烯包裹的微球。

阿尔瓦雷斯和他在水稻纳米技术水处理纳米系统工程研究中心(NEWT)的合作伙伴自2013年首次在污水处理厂发现耐抗生素的“超级细菌”以来,一直致力于猝灭它们。

阿尔瓦雷斯解释说:“众所周知,超级细菌会在污水处理厂繁殖,在污水消毒时被杀死,它们会释放细胞外抗生素抗性基因。”

这些arg随后被排出,并可能转化接收环境中的原生细菌,使其成为耐药库e补充道。“我们的创新将最大限度地减少细胞外ARGs的排放,从而减轻废水处理厂抗生素耐药性的传播。”

由上海莱斯大学和同济大学的科学家开发的氧化石墨烯包裹纳米球提高了细菌亲和力和活性氧的产生,增强了废水中的抗菌失活。灭活耐药菌(ARB)在微球光催化位点附近释放的耐药基因(eARG)促进了微球的降解。

通过科学家开发的氧化石墨烯包裹纳米球,改善了细菌亲和力和活性氧的产生,增强了废水中的抗菌失活。灭活耐药菌(ARB)在微球光催化位点附近释放的耐药基因(eARG)促进了微球的降解。

图片来源:莱斯大学阿尔瓦雷斯研究小组

莱斯实验室展示了它的球体——铋、氧和碳的核心,包裹着氮掺杂的氧化石墨烯- - - - - -灭活耐多重药物大肠杆菌(大肠杆菌)细菌和降解质粒在二级废水中编码耐抗生素基因。研究人员说,石墨烯包裹的球体产生的活性氧(ROS)是单独球体的三倍,可以杀死废水中的有害物质。

球体本身是光催化剂,暴露在光线下会产生ROS。实验室测试表明,包裹球体使ROS清除剂抑制其对溶液消毒能力的能力降至最低。

研究人员补充说,氮掺杂的外壳增加了它们捕获细菌的能力,给催化球体更多的时间杀死它们。增强的颗粒在污染废水之前立即捕获并降解死细菌释放的耐药基因。

由莱斯大学和同济大学开发的包裹微球所捕获的大肠杆菌的电子显微镜图像。制造这些球体是为了消毒污水处理厂的二级污水,废水处理厂是耐抗生素细菌和耐抗生素基因的滋生地。

电子显微镜图像显示大肠杆菌被包裹的微球困住。制造这些球体是为了消毒污水处理厂的二级污水,废水处理厂是耐抗生素细菌和耐抗生素基因的滋生地。

图片来源:同济大学李德义

莱斯大学布朗工程学院的博士后研究助理Pingfeng Yu说:“通过增强细菌表面和外壳之间的疏水相互作用,包裹提高了微球的细菌亲和力。”“这减轻了ROS的稀释和背景成分的清除,并促进了释放的ARGs的立即捕获和降解。”

于说,由于包裹的球体足够大,可以过滤出消毒废水,因此可以重复使用。实验表明,该球的光催化活性相对稳定,10次循环后活性没有明显下降。Yu透露,这明显好于相同球体的循环寿命减去包装。

七月初,科学家们在英国生态水文中心(UKCEH)宣布了一项发展标准化体系在废水中检测冠状病毒,作为监测英国未来疫情的一种方式。

今年5月,水研究基金会(WRF)的科学家们表示,他们正在研究如何做到这一点废水分析可用于发现Covid-19热点在人群中。

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