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综述:通过可持续修复方案应对抗生素污染及其对环境的影响:当前进展与挑战
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月29日 来源:International Biodeterioration & Biodegradation 4.1
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这篇综述系统阐述了抗生素污染的环境归趋与治理策略,聚焦酶促生物修复(Bioremediation)在解决AMR(抗菌素耐药性)问题中的前沿应用。文章详述了β-内酰胺酶(β-lactamases)等酶制剂对磺胺类(Sulfonamides)、四环素类(Tetracyclines)等抗生素的降解机制,对比了微生物修复与酶催化在ARGs(抗生素抗性基因)传播风险上的差异,为SDG6(清洁饮水)目标提供了技术路线。
抗生素污染已成为全球环境健康的重要威胁。随着医疗、农业和水产养殖领域抗生素用量激增,2016至2023年间全球消费量增长16.3%,预计2030年将达750亿DDDs(日限定剂量)。这类物质70-85%以活性形态进入环境,在纳克/微克浓度即可诱发耐药菌进化。
污染来源与生态风险
医院废水、养殖业排放和制药工业构成主要污染源。地表水中检出浓度高达10.0μg/L的抗生素残留,通过干扰微生物氮循环、诱发ARGs水平转移,破坏生态平衡。值得注意的是,β-内酰胺类抗生素通过抑制青霉素结合蛋白(PBPs)破坏细胞壁合成,其环状结构在环境中具有显著持久性。
检测技术突破
高效液相色谱(HPLC)与质谱联用技术实现痕量检测,生物传感器和微流控芯片的发展使现场监测成为可能。针对不同类别抗生素,特异性酶联免疫吸附测定(ELISA)可检测低至0.1μg/L的磺胺类药物。
生物修复技术革新
相比传统活性炭吸附(产生20-30%有毒副产物),酶催化展现出独特优势:
ARGs消除策略
膜生物反应器(MBR)耦合高级氧化可减少85%的sul1耐药基因。最新研究显示,CRISPR-Cas9系统能特异性切割质粒携带的mcr-1基因,为阻断水平转移提供新思路。
挑战与展望
当前酶制剂面临pH/温度敏感性等工程化瓶颈,纳米载体固定化技术可提升稳定性。未来需开发模块化反应器,并评估基因编辑技术在开放环境中的生态风险。该领域发展将直接助力联合国SDG6和SDG9目标的实现。
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