Un escudo de grafeno ayuda a las partículas a destruir las bacterias resistentes a los antibióticos y los genes de resistencia a los antibióticos que flotan libremente en las plantas de tratamiento de aguas residuales.
Piense en la nueva estrategia desarrollada en la Universidad de Rice como "envolver, atrapar y zap".
Los laboratorios del científico ambiental de Rice Pedro Álvarez y Yalei Zhang, profesor de ingeniería ambiental en la Universidad de Tongji, Shanghai, introdujeron microesferas envueltas en óxido de grafeno en la revista Elsevier Investigación del agua .
Álvarez y sus socios en el Centro de Investigación de Ingeniería de Nanosistemas con sede en Rice para el Tratamiento de Agua con Nanotecnología NEWT han trabajado para apagar las "superbacterias" resistentes a los antibióticos desde que las encontraron por primera vez en plantas de tratamiento de aguas residuales en 2013.
"Se sabe que las superbacterias se reproducen en las plantas de tratamiento de aguas residuales y liberan genes de resistencia a los antibióticos ARG extracelulares cuando se matan a medida que se desinfecta el efluente", dijo Alvarez. "Estos ARG se descargan y pueden transformar las bacterias indígenas en el entorno receptor", que se convierten en reservorios de resistencias.
"Nuestra innovación minimizaría la descarga de ARG extracelulares y, por lo tanto, mitigaría la diseminación de la resistencia a los antibióticos de las plantas de tratamiento de aguas residuales", dijo.
El laboratorio de Rice mostró sus esferas: núcleos de bismuto, oxígeno y carbono envueltos con óxido de grafeno dopado con nitrógeno, bacterias Escherichia coli resistentes a múltiples fármacos inactivadas y genes resistentes a antibióticos codificados por plásmidos degradados en efluentes de aguas residuales secundarias.
Las esferas envueltas en grafeno matan a los malvados en el efluente al producir tres veces la cantidad de especies reactivas de oxígeno ROS en comparación con las esferas solas.
Las esferas en sí son fotocatalizadores que producen ROS cuando se exponen a la luz. Las pruebas de laboratorio mostraron que envolver las esferas minimizaba la capacidad de los eliminadores de ROS para reducir su capacidad de desinfectar la solución.
Los investigadores dijeron que el dopaje con nitrógeno de las conchas aumenta su capacidad de capturar bacterias, dando a las esferas catalíticas más tiempo para matarlas. Las partículas mejoradas capturan y degradan inmediatamente los genes resistentes liberados por las bacterias muertas antes de que contaminen el efluente.
"Envolver la afinidad bacteriana mejorada por las microesferas a través de una interacción hidrofóbica mejorada entre la superficie bacteriana y el caparazón", dijo el coautor principal Pingfeng Yu, investigador asociado postdoctoral en la Escuela de Ingeniería Brown de Rice. "Esto mitigó la dilución y el barrido de ROS porconstituyentes de fondo y facilitó la captura y degradación inmediata de los ARG liberados ".
Las esferas envueltas son lo suficientemente grandes como para ser filtradas del efluente desinfectado, pueden reutilizarse, dijo Yu. Las pruebas mostraron que la actividad fotocatalítica de las esferas era relativamente estable, sin una disminución significativa en la actividad después de 10 ciclos. Eso fuesignificativamente mejor que el ciclo de vida de las mismas esferas menos la envoltura.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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