图1氨基化氧化石墨烯（AGO）影响细菌/噬菌体互作示意图
图2氧化石墨烯（GO）影响细菌/噬菌体互作示意图
校（院）新发传染病溯源与防控协同创新中心张忠团队在纳米材料对水体微生态影响方面取得新进展。相关成果以“氨基化氧化石墨烯影响水生环境中的细菌与噬菌体互作（Amino-functionalized graphene oxide affects bacteria–phage interactions in aquatic environments）”为题，于2024年5月25日发表在《水研究》（Water Research），论文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121840。
AGO相比于普通的氧化石墨烯（GO）具有增强的正电性、更好的分散性、生物相容性等若干优势，这使得它在多个科研和工业领域中具有广泛的应用前景。然而，随着消费品中GO的生产和利用的增加，环境中大量氧化石墨烯材料在迁移和转化后的命运和潜在的生态毒理学效应引起了研究人员的广泛关注。为此，张忠教授团队开拓了基于噬菌体/细菌的有害物质对水体微生态影响的研究体系，揭示了AGO对水生环境中细菌-噬菌体相互作用和水生微生物平衡的潜在影响。在这项工作中，团队采用生长抑制试验法评价AGO的抗菌活性，并系统探讨其抗菌机制及其对细菌-噬菌体相互作用的影响。此外，团队还进行了一项野外水体干预实验，关注由AGO暴露驱动的水生细菌群落的变化。
研究结果表明AGO可以破坏细菌细胞的完整性，有效抑制细菌生长；AGO释放到自然水源中将破坏细菌和噬菌体之间的生态平衡，这种破坏将导致细菌生长的增加并阻碍噬菌体侵染。此外，在不同的pH值下，AGO与水生细菌群落之间的相互作用也有所不同，AGO对酸性水体构成了更大的威胁。因此，团队推测由于AGO在酸性环境中的正电荷增强，其可能通过与水生微生物的相互作用构成不可预测的生态风险。此外，不利的微生态环境可能会增加疾病传播的机会，从而对人类健康构成威胁。因此，在水体酸化和石墨烯纳米材料污染日益严峻的趋势下，研究AGO对水生细菌群落的影响具有十分重要的意义，为进一步了解水体酸化和AGO对水生生态系统的环境风险提供理论支撑。
团队前期已在《总体环境科学》（Science of The Total Environment）上发表了题为“氧化石墨烯通过促进生物膜的形成影响噬菌体侵染细菌（Graphene oxide affects bacteriophage infection of bacteria by promoting the formation of biofilms）”的文章，阐明了氧化石墨烯释放到水体后，可打破水体中细菌/噬菌体的平衡，向有利于细菌增殖的方向发展。论文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163027
两项研究为石墨烯/氨基化氧化石墨烯纳米复合材料在水中的环境行为及相关的生态风险评估提供了新的视角。
该研究获得了国家自然科学基金和山东省医药卫生科技发展计划项目等多项基金资助。
供稿：科研部
