[发明专利]强化去除胞外抗生素抗性基因的水处理方法

说明书

本发明公开了一种强化去除胞外抗生素抗性基因的水处理方法，本发明的一种强化去除胞外抗生素抗性基因的水处理方法，包括如下步骤：(1)黏土矿物吸附技术：所述胞外抗生素抗性基因的去除方法首先在暗反应下经过黏土矿物的吸附作用实现对胞外抗生素抗性基因的去除；(2)降解实验：吸附平衡后，再经过光照反应降解胞外抗生素抗性基因，所述光降解实验为黏土矿物吸附平衡后，在光照反应器中对混合液进行恒温加充分搅拌，在光照强度和光照波长反应下，实现对胞外抗生素抗性基因的光降解。本发明具有应用前景广泛、构建成本低、操作简单的优势，可以实现对胞外抗生素抗性基因的高效去除以控制抗生素抗性基因的传播风险。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种强化去除胞外抗生素抗性基因的水处理方法。

背景技术

抗生素耐药性已成为21世纪人类健康面临的最大挑战之一。抗生素抗性可在不同细菌间传播，而病原体一旦产生耐药性，抗生素治疗就会失效。抗生素抗性基因的水平基因转移导致抗生素抗性在不同细菌之间的传播。水平基因转移包括转导、偶联和转化，其中以胞外抗生素抗性基因为基础的转化在抗生素抗性传播过程中起着不可或缺的作用。

胞外抗生素抗性基因来源于细胞分泌或细胞裂解释放的胞内抗生素抗性基因。胞外抗生素抗性基因在淡水、海水和土壤等不同环境中被广泛发现，并且在这些环境中它的转化广泛而频繁。然而，释放到环境中的胞外抗生素抗性基因不可避免地会经历各种降解过程，这将降低胞外抗生素抗性基因的丰度，削弱其介导的抗生素耐药性的传播。在环境中，胞外抗生素抗性基因最常见的降解是由核酸酶引起的核酸酶作用于DNA的磷酸二酯键，使其链断裂此外，阳光照射诱导的光降解是环境中胞外抗生素抗性基因衰减的另一个重要过程。胞外抗生素抗性基因光降解包括由紫外线引起的直接光降解和由光化学反应产生的活性物质(如羟基自由基和单线态氧)引起的间接光降解。光降解大大削弱了胞外抗生素抗性基因的转化潜能。因此，光降解对胞外抗生素抗性基因介导的抗生素耐药性的传播有很大影响。

释放到环境中的胞外抗生素抗性基因通常被吸附到各种环境基质中，其中粘土矿物是最常见的吸附胞外抗生素抗性基因的环境基质之一。已有研究表明，污染物被粘土矿物吸附后，其光降解行为会发生改变。一些粘土矿物，如

进一步地，在步骤(1)中，在使用前首先通过简单的修饰使其带上饱和Na+后，然后通过冷干并过100目的筛网后进行分散保存，吸附实验中黏土矿物浓度为0-1g/L。

更进一步地，在步骤(1)中，所述的胞外抗生素抗性基因为细胞外游离抗生素抗性基因片段、携带抗生素抗性基因的质粒或具有抗生素抗性基因的基因组中的一种或几种的组合，其中抗生素抗性基因的浓度在10³-10⁸copies/L。

进一步地，在步骤(2)中，所述的光照反应器为具有恒温和搅拌功能的光照反应器。

进一步地，在步骤(2)中，所述的光降解实验的光照强度为1-100mW/cm2，选用的光照波长为200-800nm。

有益效果：本发明具有应用前景广泛、构建成本低、操作简单的优势，可以实现对胞外抗生素抗性基因的高效去除以控制抗生素抗性基因的传播风险。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：(1)本发明利用标准质粒代表胞外抗生素抗性基因，利用黏土矿物对胞外抗生素抗性基因进行吸附，然后利用光反应器进行不同波段的光照实验，研究发现黏土矿物对胞外抗生素抗性基因均有强化去除作用，且显著抑制了胞外抗生素抗性基因进行水平转移的能力，通过机理解析发现黏土矿物不仅可以通过吸附作用去除胞外抗生素抗性基因，同时在光照作用下可以显著提高胞外抗生素自身光解效率。

(2)利用黏土矿物吸附技术与光降解实验结合，首先通过黏土矿物吸附胞外抗生素抗性基因，继而在后续的光降解实验中通过黏土矿物对对光子的散射或吸收和粘土矿物改变胞外抗生素抗性基因吸收光子的能力，从而实现增强胞外抗生素抗性基因的直接光降解，以降低胞外抗生素抗性基因的转化效率，从而削减抗生素抗性在水环境中传播的风险。具体的：