近日，我院焦浈研究团队相关研究成果以论文《Visible-light-driven photocatalytic inactivation of S. aureus in aqueous environment by hydrophilic zinc oxide (ZnO) nanoparticles based on the interfacial electron transfer in S. aureus/ZnO composites》发表在环境科学与生态学一区Top期刊《Journal of Hazardous Materials》（IF：9.038）上，18级硕士研究生杜梦茹为第一作者，马若男博士和焦浈教授为通讯作者，郑州大学农学院为第一作者单位。

纳米氧化锌是一种半导体量子点发光材料，由于其与生物大分子在尺寸上的相似性，使其在生物医学领域获得了广泛的关注，尤其是净水杀菌领域。大量研究表明，纳米氧化锌的杀菌机制主要为：光催化产生的ROS对细菌的氧化攻击，Zn²⁺ 的泄露以及纳米颗粒与细菌直接接触时对细胞膜产生的机械损伤。焦浈教授研究团队采用氨基修饰后的亲水性纳米氧化锌（AH-ZnO NPs），通过对AH-ZnO NPs荧光特性以及金黄色葡萄球菌（S. aureus）的生物损伤效应进行分析，从界面电子转移理论的角度进一步探讨了AH-ZnO NPs对S. aureus的可见光驱动光催化失活机理。研究结果表明，在水溶液中，带正电位的AH-ZnO NPs可以吸附在带负电位的S. aureus表面，形成AH-ZnO NPs / S. aureus复合材料，复合材料的荧光强度PL和荧光寿命显著低于同等剂量下AH-ZnO NPs的荧光强度和荧光寿命，这为AH-ZnO NPs向S. aureus转移电子提供了直接证据。另外，含和不含S. aureus的AH-ZnO NPs之间的ΔPL强度与细菌死亡数之间具有极高的相关性(R² = 0.994)。AH-ZnO NPs 处理后的S. aureus细胞膜严重去极化，胞内ROS 水平显著上升，细菌发生类似凋亡过程，推断可能是AH-ZnO NPs导带上的光生电子转移到S. aureus细胞膜的呼吸蛋白上，扰乱了S. aureus正常的呼吸,导致了过度的细胞内ROS生成和细胞膜去极化，最终导致细菌通过类似凋亡的过程死亡。

该研究提出了一种在可见光下通过细菌与ZnO NPs之间的电子转移介导的ZnO NPs的抗菌机制，进一步加深了我们对水环境中ZnO NPs与病原体相互作用的认识。该研究工作得到了国家自然科学基金、中国博士后基金、郑州大学重点学科建设项目以及郑州大学重点学科青年创新工程项目等的支持。

文章链接：doi:10.1016/j.jhazmat.2021.126013