钐-壳聚糖双功能掺杂CdTe纳米颗粒：靶向DHFR和DNA旋转酶的染料降解与抗菌协同机制

本研究针对工业废水中有机污染物和细菌耐药性问题，通过共沉淀法合成钐(Sm)/壳聚糖(CS)掺杂CdTe纳米颗粒，实现了对Eriochrome Black T染料98.44%的高效降解（碱性条件），并通过分子对接证实其对金黄色葡萄球菌二氢叶酸还原酶(DHFR)和DNA旋转酶的抑制作用，抑菌圈达16.85mm，为废水处理提供新型双功能材料。

　　

全球淡水仅占地球水资源的0.03%，而纺织、制药等行业排放的有机污染物加剧了水资源危机。传统水处理方法面临染料降解效率低、细菌耐药性等挑战。针对这一现状，研究人员开发了兼具光催化和抗菌功能的纳米材料。CdTe纳米颗粒虽具优异光电性能，但镉(Cd)的毒性限制了应用。为此，通过表面功能化改造降低其环境风险成为研究热点。

来自国内研究团队在《Surfaces and Interfaces》发表的研究，创新性地采用共沉淀法制备不同钐掺杂量(2-3 wt.%)的Sm/CS-CdTe纳米颗粒。通过XRD、HRTEM、分子对接等技术，系统分析了材料结构特性与生物活性机制。

关键技术方法

1. 共沉淀法合成Sm/CS-CdTe纳米颗粒，固定CS含量，调控Sm掺杂浓度
2. XRD分析晶体结构，Debye-Scherrer方程计算晶粒尺寸
3. 分子对接模拟纳米颗粒与DHFR、DNA旋转酶结合
4. 琼脂扩散法测定对金黄色葡萄球菌的抑菌活性

研究结果

结构表征
XRD显示掺杂后晶粒尺寸减小，出现六方(P3121)、立方和单斜多相结构。HRTEM证实掺杂使晶面间距(d-spacing)缩小，3 wt.% Sm样品晶格条纹更密集。UV-Vis显示吸收边红移，带隙能从2.8 eV降至2.4 eV，归因于Sm³⁺的4f电子跃迁。

光催化性能
在碱性条件下，3 wt.% Sm/CS-CdTe对3 mL Eriochrome Black T的降解率达98.44±3.74%，优于未掺杂样品。壳聚糖的氨基(-NH₂)通过静电吸附富集染料分子，而Sm³⁺的电子陷阱效应抑制光生载流子复合。

抗菌机制
分子对接显示：Sm/CS-CdTe通过氢键和疏水作用与DHFR（结合能-8.1 kcal/mol）和DNA旋转酶（-7.8 kcal/mol）结合，干扰叶酸代谢和DNA超螺旋。抑菌实验显示16.85±0.06 mm的清晰抑菌圈，证实其穿透细胞膜的能力。

结论与意义
该研究通过多组分协同策略，首次实现CdTe纳米颗粒在染料降解和抗菌领域的双功能应用。壳聚糖的包覆既降低Cd²⁺溶出毒性，又增强污染物吸附；Sm掺杂通过调控能带结构提升量子效率。对DHFR和DNA旋转酶的双靶点抑制，为克服细菌耐药性提供新思路。研究成果为工业废水处理提供了"降解-杀菌"一体化解决方案，兼具环境友好性和高效性。