抗生素抗性细菌(或超级细菌)本身就很难被杀灭,但是即使消灭了它们,它们也可能留下抗药性基因供其他细菌使用。现在,莱斯大学的研究人员开发了新的纳米片,可以在废水处理厂中 " 捕获和破坏 " 这些残留的基因。

细菌不仅在进行细胞分裂时会将重要的基因向下一代传递,而且还有另一种狡猾的方法可以帮助细菌快速进化。它们实际上可以通过称为水平基因转移的过程,将基因与周围的其他细菌混合并匹配。这使得诸如耐药性的能力可以更快地在菌群中传播。这也使得更难完全消除这些能力。即使清除了一个超级细菌菌落,它们也可能留下含有抗生素抗性基因(ARG)的质粒,该质粒可被该地区未来的细菌种群所吸收。

研究人员关注的主要场所之一是废水处理厂,在这些厂中,常见的清洁方法可以杀死细菌,但不能杀死 ARG。研究人员将重点放在中国天津的一家废水处理厂上,在那里发现了一个名为 NDM1 的特定基因正在传播。

" 不幸的是,一些超级细菌抵抗氯化作用,并且死亡的抗性细菌释放出细胞外 ARG,这些 ARG 在接收环境中被粘土稳定并转化为原生细菌,成为抵抗组储层," 该研究的首席研究员 Pedro Alvarez 说。" 这强调了技术创新的需要,以防止细胞外 ARG 的释放。"

作为回应,莱斯大学研究人员开发了一种技术来净化废水中潜在麻烦的环境 DNA(eDNA)。诀窍是使用石墨氮化碳的纳米片,这些纳米片具有旨在仅捕获 eDNA 的分子印记。一旦这些基因被粘在纳米片的孔中,就可以用紫外线对其进行破坏。

为了使孔具有正确的形状,研究小组首先用甲基丙烯酸涂覆了纳米片的边缘,然后嵌入了鸟嘌呤 - 鸟嘌呤是 DNA 的四个主要碱基之一。接下来,研究小组用盐酸将鸟嘌呤洗净,在纳米片上留下了一个完美的鸟嘌呤分子形孔。这就是系统中的 " 陷阱 " 部分,因为这种特定形状将捕获 eDNA。" 陷阱 " 以紫外线形式出现。在测试中,研究小组表示,该过程在破坏 ARG 方面的效率是没有分子印迹的氮化碳纳米片的 37 倍。

研究人员表示,该技术仍有改进的空间,但是这项概念验证研究表明,该技术可以清除废水中的残留抗药性基因。

这项研究发表在《环境科学技术》杂志上。

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