消除水中抗生素污染有了新办法

  环境中残留的抗生素及其引起的耐药基因传播给人类健康带来了损害。在很多品种抗生素中，包含青霉素、阿莫西林、头孢氨苄等在内的β-内酰胺类抗生素用量占比约为70%。

  环绕水中β-内酰胺类抗生素的降解难题，近来，中国科学院化学研究所（以下简称化学所）光化学院要点试验室研究员马万红及北京工商大学的合作者发现了一种新的光催化系统，可以高效、高挑选性地分化β-内酰胺类抗生素分子，并完全脱羧。相关研究成果宣布在美国《国家科学院院刊》上。

  现在，常用的生物降解办法处理功率因抗生素分子自身固有的抗菌活性而下降。β-内酰胺类抗生素的生物活性首要来自于β-内酰胺四元环，其开环产品的毒性和可生化性均得到必定的改进。怎样来完结β-内酰胺四元环的经济、高效开环降解是亟待解决的难题。

  高档氧化技能能完全氧化分化抗生素分子，但其发生的羟基自由基等活性物种一般没有挑选性，会被水存的其它溶解性有机/无机物截获，导致残留的微量抗生素难以经济、有用的去除。

  在最新宣布的论文中，研究人员使用过渡金属离子锚定在共价有机结构资料（COFs）上制备了路易斯（Lewis）酸复合光催化剂，发展出一种新的光催化开环-脱羧系统。

  科研人员介绍，作为一类常见的均相Lewis酸催化剂，Cu2+、Zn2+等过渡金属离子可催化酰胺键、酯键的水解反应，但由于常温下水解功率低，实践运转中很难经过加热巨大的污/废水系统来完结消除微量抗生素污染物。

  针对这样的一个问题，科研团队发现将Cu2+锚定在带有联吡啶基团的COF资料上，既可确保Cu2+的Lewis酸的催化特性，又拓宽了COFs资料在可见光区的光热转化效应，将有限的热能最大极限地会集在Cu2+催化位点上。可见光照耀1分钟即可在气/固条件下的Cu2+位点从室温升温到211℃以上。

  这一催化系统在常温水介质中可将催化位点的局域温度上升到60℃，提高了β-内酰胺键催化分化速率。试验显现，10分钟内的光照耀就可以完结简直一切的β-内酰胺类抗生素的开环分化，速率比暗反应提高了24倍。

  科研团队表明，与传统的氧化矿化为主的降解途径不同，该催化系统有很大成效避免了水存溶解性有机/无机物的搅扰，分化产品的可生化性明显提高，可并入传统生化处理系统有用去除。

  一起，与传统的均相Lewis酸催化比较，该系统的开环分化产品是全脱羧的，具有更低的致畸、致癌以及内分泌搅扰等毒性。