元素百科为您介绍微生物菌胶团形成与调控分子机制研究获进展。活性污泥法是市政污水和工业废水净化处理的主流技术，超过90%的市政污水和50%的工业废水处理采用活性污泥法，而微生物菌胶团的形成是活性污泥法成功的关键。菌胶团形成菌所产生的胶质状胞外多聚物（简称EPS）是活性污泥菌胶团形成所必需的“黏合剂”。为此，中国科学院水生生物研究所邱东茹学科组对微生物菌胶团形成与调控的分子机制开展了深入系统的研究。 邱东茹学科组曾发现，除了胞外多糖合成相关基因和基因簇，两个编码天冬酰胺合成酶的旁系同源基因（WaterResearch102:494-504）以及RpoNsigma因子（sigma54）对菌胶团的形成有重要作用。近日，该学科组鉴定出一个依赖于RpoNsigma因子的双组分系统（Two-componentsystem）PrsK（感受器组氨酸激酶）和PrsR（响应转录调控因子），共同调控一类称为PEP-CTERM的特殊胞外蛋白质的表达。PEP为靠近羧基端、高度保守的脯氨酸-谷氨酸-脯氨酸基序，可能是蛋白质分选信号。该蛋白富含天冬酰胺残基（N），与胞外多糖可能通过N-联锁的蛋白质糖基化形成网状的EPS：胞外多糖长链相当于网线，而PEP-CTERM蛋白质象使网线交织的网节，包裹微生物细胞来介导活性污泥微生物菌胶团的形成。利用质粒过量表达PEP-CTERM蛋白A（PepA）可以绕开PrsK-PrsR二组分系统在菌胶团形成中的必要性。研究发现，所鉴定的与菌胶团形成相关的PEP-CTERM、prsK-prsR和胞外多糖合成基因和基因簇在索氏菌（Thuaera）、聚磷菌（CAP）、亚硝化细菌和最近发现的硝化螺旋菌属（Nitrospira）的全程氨氧化菌（comammox）等多种重要的活性污泥细菌基因组或宏基因组中存在，说明这些活性污泥细菌可以形成菌胶团，从而在活性污泥工艺中得以富集，发挥有机污染物降解和除磷脱氮功能。 这些发现为揭示活性污泥微生物菌胶团形成机理打下良好基础，对活性污泥工艺处理效率提升、污泥膨胀控制、剩余污泥减量和资源化利用等新技术开发具有参考意义。上述研究在研究员邱东茹指导下由博士生高娜、夏明等完成，研究工作得到了中科院“微生物组计划”、中科院“百人计划”经费和国家自然科学基金的支持。

元素百科为您介绍深圳先进院等成功制备黑磷基光敏水凝胶。近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员喻学锋、王怀雨与香港城市大学教授朱剑豪等合作，成功制备出基于黑磷纳米片的近红外响应光敏水凝胶，可用于癌症手术与光热协同治疗和创面修复。 癌症治疗目前仍以手术切除肿瘤组织为主，但其中会面临创伤较大、伤口易感染和术后局部复发率高等难题。新兴纳米光热治疗技术具有适用范围广、非侵入、选择性强、过程简便、正常组织损伤小等优点，在肿瘤治疗领域有巨大的应用价值。但光热治疗技术作为独立的癌症治疗手段，也存在近红外光穿透深度受限、纳米光热制剂体内残留等问题，这限制了其临床应用。在该研究中，研究团队将生物可降解的黑磷纳米片与温度响应水凝胶进行复合，制备了一种可喷涂的新型光敏水凝胶光热制剂。黑磷优异的近红外光热效应可使水凝胶在伤口表面迅速凝胶化，清除癌症手术治疗后的残余肿瘤组织，且可以杀死细菌避免伤口感染。同时，黑磷和水凝胶都具有良好的生物可降解性和生物相容性，在光热治疗之后可以缓慢降解，安全地代谢出体外。这种新型光敏水凝胶的成功研发，有助于推动光热治疗技术的实际临床应用。研究团队已申请相关发明专利，正积极推动申报相关临床应用许可，以早日将其用于临床。 

元素百科为您介绍中美科研团队开发纳米材料口罩，可全天高效杀菌。中美科研团队开发出一种可高效、全天候杀灭细菌和病毒的纳米材料，有望用于口罩等个人防护装备，有效避免传染病疫情暴发。 美国加州大学戴维斯分校、中国东华大学研究人员组成的团队在新一期美国《科学进展》上介绍说，他们开发的这种纳米纤维材料不仅耐用、透气性好，还可以像太阳能电池一样，在日光下产生抗菌活性，并储存部分活性，在弱光或夜晚条件下保持抗菌能力。论文第一作者、加州大学戴维斯分校博士后研究员斯阳对新华社记者说，传统光抗菌材料在黑暗条件下会失去抗菌功能，而新材料采用“苯甲酮－多酚酸”协同光敏结构，在光照激发条件下可发生分子结构重排，把抗菌活性存储起来，并在黑暗条件下缓慢释放。斯阳说，这一纳米纤维材料仅２００纳米的细小直径不仅能有效拦截细小病菌，同时还增大了光抗菌反应的接触面积。研究人员说，针对流感、埃博拉等通过飞沫传播的病毒，普通防护口罩只能拦截而不能将其杀死，容易导致后续的交叉感染。新材料表面的协同光敏结构可产生杀菌活性氧成分，快速破坏细菌膜结构，还可导致病毒蛋白外壳变性失活，杀灭效率均高于９９．９９９％。实验结果表明，传统光抗菌材料需要５到１０小时达到的杀菌效果，新材料只需几分钟即可完成。在阳光照射下，后者可在３０分钟和６０分钟内杀灭大肠杆菌和李斯特菌达９９％以上，杀灭Ｔ７噬菌体病毒则只需约５分钟。研究团队正准备开发基于纳米纤维和无纺布多层复合的抗菌产品，提升现有防护口罩的性能。