[上面的图像]扫描电子显微照片大肠杆菌，一种细菌，过去20年的耐药性越来越多。寻找破坏抗生素抗性细菌和抗生素抗性基因的方法是水处理研究人员的重要研究领域。信贷:国家卫生研究院的图片库， Flickr (CC BY-NC 2.0)
我一直认为我可以直接从水龙头里喝水是理所当然的。但在在美国很多地方，这样的假设可能导致严重疾病。
铅污染是由于最着名的污染来源之一密歇根州弗林特市的水危机然而，还有其他同样危险的污染物威胁着我们的水源供应。
一个例子是每个和多氟烷基物质(PFAS)，这是一组超过4700种人造化学物质，众所周知难以分解。上个月，我谈到了莱斯大学研究人员的一个意外发现氮化硼是降解这些化学物质的一种非常有效的催化剂．
另一种令人担忧的污染是耐抗生素细菌，这种细菌有能力击败旨在杀死它们的药物。这种细菌在世界范围内已经成为一个越来越令人担忧的问题，部分原因是过度处方和不恰当的抗生素处方这些做法导致细菌产生耐药性。
农业部门对其使用抗生素特别臭名昭着。一个2014年的报告由美国食品和药物管理局透露估计在美国销售的80％的抗生素。这些抗生素主要是为了促进生长和预防感染，但70％-90％的抗生素施用在尿液和凳子中排出排出 - 然后通过肥料，地下水和表面径流广泛分散到环境中。
一旦进入环境，这些抗生素就会与细菌相互作用，导致抗生素耐药细菌(ARB)和抗生素耐药基因(ARGs)的生长，即携带遗传指令从一个细菌到另一个细菌的DNA小片段。通常这些ARB和arg最终在我们的供水．
水处理系统旨在过滤ARB和arg，以确保人们饮用的水是安全的。然而，尽管传统的系统如氯化法在去除ARB方面是中等有效的，但它们在去除arg方面是相对无效的。
因此，开发有效摧毁arg的新治疗系统是一个活跃的研究领域。这是工程学教授乔治·r·布朗的研究重点佩德罗J.J.阿尔瓦雷斯赖斯大学的研究小组。
Alvarez的小组与进行上述氮化硼PFAS研究的小组不同，但两组都基于纳米系统的工程研究中心纳米技术支持水处理(NEWT)是由赖斯大学、亚利桑那州立大学、德克萨斯大学埃尔帕索分校和耶鲁大学共同开发的新一代纳米技术水处理系统。
在最近的论文中，本3月和7月出版，Alvarez的集团专注于通过光催化分解降解args。
光催化:一个简短的解释
光催化是在催化剂的存在下加速光基化学反应。这种加速主要是由于催化剂材料在吸收紫外光后产生特殊的含氧分子，称为“活性氧”(ROS)，在光催化降解中发挥很大作用。
光催化作为一种新型的光催化技术，近年来受到了广泛的关注潜在的环保消毒过程，消除水传播的微生物污染物．
分子印迹促进了“诱捕-杀伤”降解
3月纸旨在解决一项挑战，即在光催化过程中使用石墨氮化碳(一种富含地球和不含金属的光催化剂)来处理污水处理厂的废水。
原始或改良的C对arg的降解3.N4可能会在[污水处理厂]废水中受到不利影响，在那里，可溶性微生物产物和天然有机物与不那么丰富的目标污染物(在本例中为arg)竞争光生成ROS，”研究人员写道。
换句话说，石墨氮化碳与非arg物质的反应会导致较少的arg被降解。
如果将石墨化氮化碳直接与ARG反应，则ARG的降解率将提高。因此，研究人员希望通过一种名为分子印迹的技术来实现这一结果。
分子印迹被称为“锁和钥匙”技术。材料印在模板形腔（“锁”）上印有，只有某些分子（“键”）可以附着。一旦分子连接，它们就被捕获到位并通过与ROS反应降解。
研究人员发现，当他们分子印迹石墨氮化碳纳米片时，光催化去除编码ARG的质粒blaNDM-1比纯石墨氮化碳快37倍。
Alvarez在《Rice》杂志上说:“这种诱捕-灭杀策略显著提高了eDNA(环境DNA)基因的去除，明显优于商业光催化剂。新闻稿．
这篇论文发表在环境科学与技术,是“分子印迹石墨氮化碳对胞外抗生素耐药基因的选择性吸附和光催化降解“（DOI：10.1021 / ACS.EST.9B06926）。
改进了摧毁arg的“wrap, trap，和zap”过程
在7月纸，研究人员再次使用了“陷阱-电击”策略来改善光催化诱导的降解。但是，研究人员没有使用分子印迹来改善ARG吸附，而是在“陷阱-攻击”策略中添加了一个“wrap”步骤。
研究人员最初展示了一种“包围、陷阱和快速”策略的潜力2014年他们将纳米片组装的铋氧碳微球包裹在还原的氧化石墨烯中，以增加ROS的生成。(ROS越多，ARB和arg降解的机会就越多。)
他们在最近的一篇论文中写道:“然而，尽管增强活性氧生成可能会改善消毒效果，但细胞裂解率的提高会增加earg的释放。”
换句话说，虽然产生了更多的RO，但是，arb没有强烈地连接到微球。因此，当ARB劣化时，所产生的args也扩散到环境中而不是降级。
为了解决这个问题，研究人员假设在氧化石墨烯中掺杂氮可以提高ARB对微球的粘附能力。这正是他们的发现。
他们在论文中写道:“NRGO(氮掺杂的还原氧化石墨烯)壳通过π-π堆积和氢键界面相互作用，增加了光催化剂对耐抗生素质粒的亲和力，改善了环境ARGs的降解。”
此外，NRGO外壳作为微球的保护层，“防止辐照下的光腐蚀，从而增加光催化剂的寿命，”他们补充说。
这篇论文发表在水的研究,是“分层Bi2O2有限公司3.用修饰过的氧化石墨烯包裹，用于吸附增强的光催化灭活耐药细菌和耐药基因”(DOI: 10.1016 / j.watres.2020.116157)。
