环境学院崔兆杰教授团队发表污染物纳米生物修复研究新成果

近日，山东大学环境科学与工程学院崔兆杰教授团队在污染物纳米生物修复领域取得新进展。相关研究成果以Contribution, composition and structure of EPS by in vivo exposure to elucidate the mechanisms of nanoparticle-enhanced bioremediation to heavy metals为题，发表在美国化学学会主办的Environmental Science & Technology杂志（中科院JCR期刊一区，IF = 9.028）上。该成果由山东大学环境科学与工程学院博士后曹秀凤完成，崔兆杰教授和美国南卡罗来纳大学环境纳米应用中心的Jamie Lead教授为共同通讯作者，山东大学为第一通讯单位。

NPs介导下微生物胞外多聚物对重金属的修复机理示意图

重金属污染是全球范围的重要环境问题，严重影响我国环境质量、农产品安全、人类健康和农业的可持续发展，急需绿色高效的修复技术。微生物技术由于其高效性和相对安全性，备受国内外研究学者关注。

团队前期研究发现（Improved metal remediation using a combined bacterial and nanoscience approach, Science of the Total Environment, 2020, 704, 135378），磁性纳米材料（NPs）可减轻重金属对微生物的毒性，强化微生物对重金属的吸附，显著促进Cd向细胞膜和细胞质中转运。且在纳米强化生物修复过程中，细菌胞外聚合物（EPS）对重金属去除的贡献最大。然而，NPs对EPS-金属相互作用的影响机制尚未明确。

本研究以原位EPS的角度发现，在NPs介导下，EPS中蛋白质和多糖含量增加，且蛋白质/多糖比值显著提高，增加的蛋白质有利于在NPs表面形成蛋白冠层，从而促进对重金属的吸附。通过官能团分析和蛋白质二级结构解析发现，Cd-NPs与蛋白质的相互作用强于多糖。这些发现初步揭示了纳米材料强化微生物修复重金属的机理，将为污染物的纳米-生物协同修复提供理论依据，形成绿色高效的修复新方法、新技术，推动污染修复领域向更深层次发展。

山东大学环境科学与工程学院仪器平台（https://www.huanke.sdu.edu.cn/kxyj/yqpt1/yqml.htm）拥有透射电镜、扫描电镜、X射线能谱分析仪、激光扫描共聚焦显微镜、傅里叶红外光谱仪、电感耦合等离子体发射光谱和显微拉曼光谱等大型仪器，为本研究提供了帮助。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.1c05326