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[新華日報]?為城市污水處理拓展科研新思路 DNA分子印跡精準“捕獲”抗性基因
時間：2020-04-15
來源：新華日報
作者：王夢然 朱 琳
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為城市污水處理拓展科研新思路
作為一種新興污染物，抗性細菌成為當前污水治理的難點之一。“藥物殘留的抗生素等大量存在于生活污水中，一般的降解方法很難對其產生效果。”日前，南京工業大學環境學院講師袁青彬的相關研究有了新突破，他和美國萊斯大學教授佩德羅·阿爾瓦雷斯合作，利用“DNA分子印跡”方法精準識別污水中的抗藥細菌，并結合“光催化”技術對之進行有效降解，降解率可達到99.9%。該研究成果發表在《環境科學與技術》期刊上。
分子印跡技術在化學領域已有較長應用歷史，主要用于一些物質的檢測，在環境保護領域，則僅限于對化學污染物的吸附。不同于一般的小分子污染物，抗性基因是生物大分子，要“捕捉”到它，必須找到一個通用的結構。袁青彬介紹說，DNA分子由很多核苷酸組成，而核苷酸里面的堿基——鳥嘌呤，作為最容易被氧化的一個堿基，同時又能夠識別所有帶堿基的分子，最適合制作成分子印跡的模板。“就像制作出一個有關抗性基因的標準‘腳印’，只要能‘附和’上去，就代表識別出了抗性基因。”他向記者打了個比方。
精準識別只是第一步，接下來還需進行有效降解。“我們選擇了光催化技術，對識別出的抗性基因進行‘消殺’。”據佩德羅·阿爾瓦雷斯介紹，“光催化”實際上是一種高級氧化技術，它是通過輸入紫外光或可見光，產生氧化能力很強的自由基，來破壞水中的污染物，而氮化碳作為一種常用的非金屬催化劑，光吸收效率比較高，成為降解環節中的“首選”。
日前，在萊斯大學生物實驗室里，持續了6個月的實驗進入驗證階段。為了檢測DNA分子印跡的選擇性識別效應，袁青彬進行了兩組對比實驗：把負載鳥嘌呤印跡的氮化碳，與沒有負載鳥嘌呤印跡的氮化碳，分別放入加有抗性基因和其他污染物的水中。經過紫外光（360nm）降解30分鐘，負載鳥嘌呤的氮化碳降解性能是99.9%，前者降解效率是后者的37倍。
另一組實驗則對比了負載鳥嘌呤的氮化碳與單純的光催化技術的降解效率。袁青彬用了光催化技術中最好、最成熟的材料二氧化鈦進行對比，結果顯示，前者是后者的1.7倍，后者受到水中其他污染物的干擾較大。“實驗表明，我們發明的這套方法，能有效降解污水中的抗性基因。”袁青彬表示，該研究正在完善階段，未來將優先應用在污水處理廠等場景中。
這一研究也為城市污水處理打開了科研新思路。“城市污水處理技術的發展離不開環境中抗性基因控制技術的深入。”從2012年開始，袁青彬就致力于抗性基因行為和控制技術的研究，他說，“我們做的是應用型研究，每一點對于應用效率的提高都能為解決水污染提供新的參考。”
目前該團隊正在對材料進行改進，以便進一步提高DNA分子印跡的選擇性，與此同時，袁青彬和團隊成員也在考慮實驗的落地和應用問題。他們希望，DNA分子印跡技術能更好地應用到生活污水之外的工業污水和養殖污水中，并實現長期降解能力的增強。
本報記者 王夢然 通訊員 朱 琳
《新華日報》2020年4月15日第12版 http://xh.xhby.net/mp3/pc/c/202004/15/c765080.html
