天津大学地球系统科学学院于光辉博士领导的一项研究深入探讨了磁铁矿纳米粒子作为纳米酶模拟物的作用。LeChang和GuanghuiYu利用模型白腐真菌Phanerochaetechrysosporium研究了在磁铁矿纳米颗粒存在和不存在的情况下4,4'-二氯联苯(PCB15)的降解情况。值得注意的是,这些纳米颗粒的添加极大地促进了黄孢原毛平革菌对PCB15的分解,共培养3天和5天后,降解率分别达到42%和84%。

矿物纳米粒子有可能充当纳米酶模拟物帮助真菌分解有机污染物

LeChang和GuanghuiYu在上海同步辐射装置(SSRF)内的国家蛋白质科学研究设施的光束线BL01B进一步对真菌矿物样品进行了显微评估。他们观察到磁铁矿颗粒紧密粘附在真菌菌丝上,在菌丝表面表现出不均匀的分布。

LeChang和GuanghuiYu博士对真菌-磁铁矿协同作用降解污染物的机制很感兴趣,他们发现磁铁矿纳米颗粒表现出类似酶的活性,并将它们标记为“纳米酶”。这一发现表明磁铁矿纳米颗粒内固有的纳米酶活性。

值得注意的是,真菌与磁铁矿纳米颗粒的共培养显着增强了纳米颗粒的纳米酶活性。统计分析表明,磁铁矿的纳米酶活性与PCB15的浓度比之间存在很强的负相关性(r=-0.96,p<0.001)。这支持了白腐真菌增强磁铁矿纳米酶活性以降解PCB15的观点。

为了揭示模型真菌和磁铁矿纳米颗粒之间复杂的相互作用,研究人员采用了高分辨率X射线光电子能谱(XPS)。

于光辉博士解释说:“白腐真菌通过增强磁铁矿的纳米酶活性来降解PCB15,这主要是由矿物表面(2-10nm)上的氧空位而不是铁化学决定的。这些表面氧空位主要被填充通过吸附氧物质,包括羟基(-OH)和吸附水。”

总之,这些发现揭示了真菌在极端条件下卓越的恢复能力和适应能力,同时为真菌促进有机污染物的降解提供了新的见解。这项研究对污染环境中的土壤修复具有重要意义。