近日丁安副教授团队在Water Research上发表了题为“Enhancement of waterborne pathogen removal by functionalized biochar with ε-polylysine ″dynamic arms″: Potential application in ultrafiltration system”的研究论文(DOI:10.1016/j.watres.2024.121834)。该研究受天然蛋白质折叠现象的启发，将可逆构象变化纳入病原体捕获/解吸和生物炭再生循环。成功开发了基于ε-聚赖氨酸的多效生物炭，用于动态捕获和灭活病原体。在基于超滤系统的应用场景中，过滤过程中生物炭的预吸附和沉积有利于病原体截留和水力洗脱富集，增强了NOM去除，减轻了可逆/不可逆污染，削减了地表水超滤工艺中病原体泄漏的生物风险。ε-聚赖氨酸的正电性、抗菌性和延展性显著增强了生物炭对不同粒度病原体的吸附能力，尤其是易逃逸的微小病毒。在病原体解吸灭活和生物炭再生的碱液体系中，强调了ε-聚赖氨酸可逆/可控折叠特性的重要性。这种ε-聚赖氨酸动态折叠体也激发了聚氨基酸/多肽功能化材料的未来潜力，除酸碱度外自然界中仍存在多种构象转变驱动力，因此其有望以响应超滤系统多变工况条件为设计策略，协同增强病原体和污染物去除，保障膜工艺过程的除污效能和生物安全性。
这项研究证实了聚赖氨酸的正电性灵活长链结构使生物炭实现病原体捕获、可控脱附和灭活。阐明了功能化生物炭诱导病毒附着和细菌失活的活性位点和键合关系。讨论了生物炭-超滤耦合体系中病原体截留位点转变伴随的生物安全性保障潜能。验证了聚赖氨酸在再生溶液中的自适应折叠行为促进功能物质保护、病原体有效脱附和生物炭再生回用。
实验室丁安副教授为论文的通讯作者，城市水资源与水环境国家重点实验室为通讯单位。哈尔滨工业大学在读博士生张柔柔为论文的第一作者。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135424007358?via%3Dihub
