研究发现用石墨烯包裹纳米颗粒可杀死废水中的耐药菌

据外媒New Atlas报道，抗生素耐药菌正在成为一个严重的公共卫生威胁，部分原因是这些细菌可以互相传递耐药基因。现在，莱斯大学的研究人员已经开发出一种系统，利用包裹在氧化石墨烯中的纳米颗粒来杀死废水中的超级细菌和它们自由漂浮的耐药性基因。

细菌是具有群体意识的生物，所以当其中一些细菌想出如何抵抗抗生素时，它们会迅速将这种能力传播给其他细菌，以帮助它们生存。这些抗生素抗性基因（ARGs）可以在污水厂等环境中持续存在，并逃逸到自然水道中，给那些本身没有直接接触药物的细菌带来超强动力。这意味着仅仅杀死细菌本身往往是不够的–那些松散的基因只会催生更多的超级细菌。所以科学家们正在研究如何防止细菌传播这些基因，以及如何同时清理细菌和ARGs。

新的研究属于后者，描述了一种用于污水处理厂的新型消毒系统。新技术的核心是由铋、氧和碳制成的“纳米球 ”形式的光催化剂。在光的刺激下，这些光催化剂会产生称为活性氧物种（ROS）的分子，这种分子对细菌和ARG都是致命的。

在针对多重耐药的大肠杆菌的测试中，该团队发现，如果将这些“纳米球 ”包裹在由氧化石墨烯制成的保护壳中，则表现更好。这层保护层减少了环境中被破坏的ROS数量，让它们产生的ROS是未被包裹的球体的三倍。

作为一个额外的改进，在氮气中掺入这些氧化石墨烯外壳有助于球体捕获更多的细菌，让它们有更多的时间来杀死细菌和它们死后可能掉落的ARG。

“包裹通过增强细菌表面和外壳之间的疏水性相互作用，改善了细菌对微球的亲和力，”该研究的共同主要作者Pingfeng Yu说。“这减轻了背景成分对ROS的稀释和清除，并促进了释放的ARGs的直接捕获和降解。”

研究人员还表示，这些球体足够大，可以从水中过滤出来并重复使用多次。在测试中，研究小组表明，即使被重复使用10次后，球体仍保留了绝大部分的光催化活性。

该研究成果发表在《水研究》(Water Research)杂志上。