本發(fā)明涉及水體污染物降解，具體是涉及一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法。

背景技術(shù)：

1、由于抗生素的過度或不當(dāng)使用誘使致病菌產(chǎn)生抗生素抗藥性基因(args)，能夠通過水平基因轉(zhuǎn)移(hgt)不斷傳播抗藥性，對公眾健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，被認(rèn)為是一種新型的環(huán)境污染物。2019年全球有495萬人死亡和細(xì)菌耐藥性有關(guān)。當(dāng)前的水處理工藝對抗性基因的去除效果不佳。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，包括電化學(xué)氧化在內(nèi)的處理方法對抗性基因的去除沒有選擇性，容易受到其他化學(xué)污染物的影響，導(dǎo)致對arg的去除不具有選擇性，因此，需要提高對抗性基因的選擇性去除。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法，包括：

3、以第一電極作為陽極、第二電極作為陰極，施加電流，對水體中抗性基因進(jìn)行降解；

4、其中，所述第一電極為負(fù)載分子印跡的玻碳電極；

5、所述負(fù)載分子印跡的玻碳電極是通過對玻碳電極進(jìn)行碳納米管負(fù)載、乙烯端基改性、分子印跡負(fù)載得到，所述分子印跡用于從水體中的化合污染物中選擇性識別抗性基因并與抗性基因結(jié)合；所述抗性基因是由致病菌產(chǎn)生的抗生素抗藥性基因。

6、說明：通過上述方法將玻碳電極作為陽極、第二電極作為陰極，施加電流，對水體中抗性基因進(jìn)行降解，利用分子印跡技術(shù)與電化學(xué)氧化耦合，制備出負(fù)載dna分子印跡的玻碳電極，該玻碳電極能夠在電化學(xué)反應(yīng)中特異性地識別并結(jié)合目標(biāo)抗性基因，通過電化學(xué)氧化過程將其降解，該方法結(jié)合了分子印跡的高選擇性和電化學(xué)氧化的強(qiáng)氧化能力，實現(xiàn)對水中抗性基因的高效和選擇性去除。

7、進(jìn)一步地，所述玻碳電極經(jīng)過碳納米管負(fù)載的方法包括：

8、將玻碳電極放入到羧基化碳納米管分散液中，在設(shè)定電壓-1～-1.2v下進(jìn)行沉積，沉積時間為1000～1300s，得到碳納米管負(fù)載的玻碳電極；

9、其中，所述羧基化碳納米管分散液是通過羧基化碳納米管在n,n-二甲基甲酰胺溶劑中分散得到，羧基化碳納米管分散液濃度為0.02～0.05mg/ml。

10、說明：通過在玻碳電極進(jìn)行碳納米管負(fù)載，可以增強(qiáng)電化學(xué)活性、改善電子傳遞、提高機(jī)械穩(wěn)定性，同時，可以增強(qiáng)分子印跡的負(fù)載穩(wěn)定性，使其在多次使用和長時間運(yùn)行中保持對應(yīng)的識別性能。

11、進(jìn)一步地，乙烯端基改性處理的方法包括：

12、s1-1、將碳納米管負(fù)載的玻碳電極加入到二氯亞砜和四氫呋喃的混合液中，形成懸浮液，然后將所述懸浮液在50～70℃回流20～30h；得到沉淀物；

13、s1-2、將沉淀物洗滌、干燥后，加入至四氫呋喃中，加入3-丁烯-1-醇和4-二甲氨基吡啶，將產(chǎn)物在40～60℃回流20～30h，然后經(jīng)離心、洗滌、干燥，得到乙烯端基改性的玻碳電極；

14、其中，s1-1中玻碳電極、四氫呋喃、二氯亞砜與s1-2中四氫呋喃、3-丁烯-1-醇、4-二甲氨基吡啶的添加比例為：10～30g：300～500ml；10～20ml：300～500ml：10～30ml：10～30ml。

15、說明：通過在玻碳電極進(jìn)行乙烯端基改性處理，能夠改善電極表面的電化學(xué)活性、同時通過乙烯端基團(tuán)與其他分子的特異性相互作用，可以提高電極對特定分析物的選擇性識別能力。上述的配比較為優(yōu)選，得到的玻碳電極降解抗性基因效果較好。

16、進(jìn)一步地，所述第二電極為鉑電極、鈦電極、玻碳電極、bdd電極以及金屬氧化物電極中的任意一種。

17、進(jìn)一步地，所述玻碳電極負(fù)載分子印跡的方法包括：

18、s1、將乙烯端基改性后的玻碳電極，放入到乙腈和甲苯的混合液中，分別加入模板分子鳥嘌呤、功能單體甲基丙烯酸；攪拌30min后加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑；

19、s2、然后在70℃加熱12h，得到產(chǎn)物，將產(chǎn)物依次采用乙醇、鹽酸、乙醇洗滌后、真空干燥處理即得到負(fù)載鳥嘌呤印跡的玻碳電極；

20、其中，乙烯端基改性處理后的玻碳電極、乙腈、甲苯、模板分子鳥嘌呤、功能單體甲基丙烯酸、交聯(lián)劑、引發(fā)劑添加量為：乙烯端基改性處理后的玻碳電極10～30g、乙腈200～300ml、甲苯100～200ml、模板分子鳥嘌呤10mmol、功能單體甲基丙烯酸1～5mol、交聯(lián)劑100～200mg、引發(fā)劑10～40mg。

21、說明：通過上述的分子印跡負(fù)載方法，能夠通過負(fù)載條件進(jìn)一步加強(qiáng)分子印跡負(fù)載的穩(wěn)定度，解決分子印跡易脫落的問題。

22、進(jìn)一步地，所述負(fù)載分子印跡的玻碳電極直徑為5mm，長度為100mm。

23、進(jìn)一步地，施加電流的電流密度為：50～60ma/cm2，所述降解時間為10～40min。

24、說明：上述的電流密度較為優(yōu)選，進(jìn)行降解抗性基因效果較好。

25、進(jìn)一步地，所述化合污染物為腐殖酸及其衍生物、葡萄糖及其衍生物、氨基酸及其衍生物。

26、進(jìn)一步地，所述抗生素抗藥性基因包括：四環(huán)素類耐藥基因，磺胺類耐藥基因，大環(huán)內(nèi)脂類耐藥基因以及內(nèi)酰胺類耐藥基因。

27、本發(fā)明的有益效果是：

28、本發(fā)明通過將分子印跡技術(shù)與電化學(xué)降解相結(jié)合，能夠利用電化學(xué)降解過程的強(qiáng)氧化作用，結(jié)合分子印跡技術(shù)的對抗性基因的選擇性功能，實現(xiàn)對水體中抗性基因的高效降解；同時，由于玻碳材料電極在電化學(xué)反應(yīng)過程中，存在著分子印跡負(fù)載物從電極表面脫落的問題，本發(fā)明中通過對玻碳電極的碳納米管負(fù)載、乙烯端基改性，能夠使玻碳電極表面形成更好的結(jié)構(gòu)，解決易脫落的問題。

技術(shù)特征：

1.一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法，其特征在于，所述對玻碳電極進(jìn)行碳納米管負(fù)載的方法包括：

3.如權(quán)利要求2所述的一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法，其特征在于，所述乙烯端基改性處理的方法包括：

4.如權(quán)利要求1所述的一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法，其特征在于，所述第二電極為鉑電極、鈦電極、玻碳電極、bdd電極以及金屬氧化物電極中的任意一種。

5.如權(quán)利要求3所述的一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法，其特征在于，所述負(fù)載分子印跡的方法包括：

6.如權(quán)利要求1所述的一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法，其特征在于，所述負(fù)載分子印跡的玻碳電極直徑為5mm，長度為100mm。

7.如權(quán)利要求1所述的一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法，其特征在于，施加電流的電流密度為：50～60ma/cm2。

8.如權(quán)利要求1所述的一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法，其特征在于，所述降解時間為10～40min。

9.如權(quán)利要求1所述的一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法，其特征在于，所述化合污染物為腐殖酸及其衍生物、葡萄糖及其衍生物、氨基酸及其衍生物。

10.如權(quán)利要求1所述的一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法，其特征在于，所述抗生素抗藥性基因包括：四環(huán)素類耐藥基因，磺胺類耐藥基因，大環(huán)內(nèi)脂類耐藥基因以及內(nèi)酰胺類耐藥基因。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種電化學(xué)氧化選擇性降解水體中抗性基因的方法，包括以第一電極作為陽極、第二電極作為陰極，施加電流，對水體中抗性基因進(jìn)行降解；其中，所述第一電極為負(fù)載分子印跡的玻碳電極；所述負(fù)載分子印跡的玻碳電極是通過對玻碳電極進(jìn)行碳納米管負(fù)載、乙烯端基改性、分子印跡負(fù)載得到。本發(fā)明的方法能夠提高電化學(xué)降解過程中對水體中抗性基因的選擇性，同時可以解決負(fù)載的分子印跡易脫落的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：袁青彬,楊昊飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19