新型水消毒系統1分鐘滅活99.9999％霍亂弧菌

近日，電子科技大學基礎與前沿研究院/電子科技大學（深圳）高等研究院教授鄧旭、四川大學教授郭俊凌、華中科技大學同濟醫學院教授李巖合作提出了一種低機械能輸入驅動的便攜式水消毒系統，能夠在1分鐘內滅活99.9999%的霍亂弧菌，并對細菌、真菌、寄生蟲和病毒均表現出廣譜消毒能力。相關論發表在《自然-納米技術》上。

該系統通過氨基修飾的二氧化硅納米顆粒負載金納米顆粒，捕獲水合電子并在電介質表面形成局部微區電場，在實驗測試中表現出優異的消毒效果。在渦旋混合條件下，經SiO?@NF?處理的樣品僅需1分鐘即可實現對大腸桿菌的完全殺滅，其消毒速率相較于未經修飾的SiO?材料提升了超過6375倍。該體系在高溫條件下依然保持高活性，如在50℃并輔以機械振動時，可在15秒內完成對細菌數量6個數量級的削減。

此外，系統對包括霍亂弧菌在內的16種典型病原體均展現出快速殺菌能力，尤其對霍亂弧菌可在1分鐘內達到99.9999%的滅活水平。掃描及透射電子顯微鏡圖像進一步證實，經該系統處理后的各類微生物均出現細胞膜破損及內部結構瓦解等嚴重損傷。除高效滅菌外，該系統還具備自分離功能。借助疏水界面設計，消毒結束后的顆粒材料能在靜置1分鐘內快速從水體中析出，無需借助過濾或離心等輔助操作，顯著增強了其在實際應用中的便捷性。基因表達分析結果表明，該系統主要通過破壞細菌細胞膜完整性并干擾氨基酸代謝途徑，從而導致微生物死亡。

這一基于界面電場增強型手動驅動水消毒技術通過有效捕獲水合電子并構建局部納米級強電場，實現了廣譜、迅速且可自分離的微生物滅活，兼具高效殺菌與操作便捷的特點，有望為缺電地區和災害應急情境提供可行的飲用水安全解決方案。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41565-025-02033-9