DNA分子印迹精准“捕获”抗性基因

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　　作为一种新兴污染物，抗性细菌成为当前污水治理的难点之一。“药物残留的抗生素等大量存在于生活污水中，一般的降解方法很难对其产生效果。”日前，南京工业大学环境学院讲师袁青彬的相关研究有了新突破，他和美国莱斯大学教授佩德罗·阿尔瓦雷斯合作，利用“DNA分子印迹”方法精准识别污水中的抗药细菌，并结合“光催化”技术对之进行有效降解，降解率可达到99.9%。该研究成果发表在《环境科学与技术》期刊上。

　　DNA印迹法在化学领域已有较长应用历史，主要用于一些物质的检测，在环境保护领域，则仅限于对化学污染物的吸附。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，必须找到一个通用的结构。袁青彬介绍说，DNA分子由很多核苷酸组成，而核苷酸里面的碱基——鸟嘌呤，作为最容易被氧化的一个碱基，同时又能够识别所有带碱基的分子，最适合制作成分子印迹的模板。“就像制作出一个有关抗性基因的标准‘脚印’，只要能‘附和’上去，就代表识别出了抗性基因。”他向记者打了个比方。

　　精准识别只是第一步，接下来还需进行有效降解。“我们选择了光催化技术，对识别出的抗性基因进行‘消杀’。”据佩德罗·阿尔瓦雷斯介绍，“光催化”实际上是一种高级氧化技术，它是通过输入紫外光或可见光，产生氧化能力很强的自由基，来破坏水中的污染物，而氮化碳作为一种常用的非金属催化剂，光吸收效率比较高，成为降解环节中的“首选”。

　　日前，在莱斯大学生物实验室里，持续了6个月的实验进入验证阶段。为了检测DNA分子印迹的选择性识别效应，袁青彬进行了两组对比实验：把负载鸟嘌呤印迹的氮化碳，与没有负载鸟嘌呤印迹的氮化碳，分别放入加有抗性基因和其他污染物的水中。经过紫外光（360nm）降解30分钟，负载鸟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。

　　另一组实验则对比了负载鸟嘌呤的氮化碳与单纯的光催化技术的降解效率。袁青彬用了光催化技术中最好、最成熟的材料二氧化钛进行对比，结果显示，前者是后者的1.7倍，后者受到水中其他污染物的干扰较大。“实验表明，我们发明的这套方法，能有效降解污水中的抗性基因。”袁青彬表示，该研究正在完善阶段，未来将优先应用在污水处理厂等场景中。

　　这一研究也为城市污水处理打开了科研新思路。“城市污水处理技术的发展离不开环境中抗性基因控制技术的深入。”从2012年开始，袁青彬就致力于抗性基因行为和控制技术的研究，他说，“我们做的是应用型研究，每一点对于应用效率的提高都能为解决水污染提供新的参考。”