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张祖旺硕士在《Advanced Materials》杂志上发表了一篇题为“通过紫磷量子点的竞争性锚定提升光敏剂润湿性实现光动力薄膜灭菌的突破性进展”的研究性论文
发布时间:2024-12-02

该研究小组在Advanced Materials期刊发表了一篇名为“Enhanced Photosensitizer Wettability via Anchoring Competition of Violet Phosphorus Quantum Dots for Breakthroughs in Photodynamic Film Sterilization”的研究性论文。本文第一作者张祖旺硕士,通讯作者汪蓉副教授。第一单位为西北农林科技大学。


微生物污染一直是肉制品运输、保藏过程中的突出问题。而解决这一问题的核心 在于克服食品体系的复杂性,建立高效杀菌、稳定性高且不影响肉制品感官品质的致 病菌控制技术。光动力抗菌技术利用光源激活光敏剂产生强氧化性的活性氧(ROS),高效、广谱的杀灭微生物,具有良好的生物相容性和环境友好等突出优点。然而,天然光敏剂虽然来源可靠、效率高、毒性低,但其普遍存在疏水聚集的问题,导致光动力活 性降低。在此背景下,本研究制备了一种润湿增强型光响应生物基包装膜,用于控制牛肉中的微生物,并延长其保鲜期。通过将少量紫磷量子点(VPQDs)锚定到金丝桃素细菌纤维素薄膜(VP/Hy-BC)中,成功提高了其润湿性,水接触角从56.8°降低至33.0°。这一改性增强了细菌与光敏剂之间的相互作用,使得在60 min内能够迅速灭活7 log10 CFU/mL的金黄色葡萄球菌。基于第一性原理计算和分子动力学模拟的结果表明,VPQDs因其较低的空间位阻,减弱了金丝桃素分子间的自聚合力,从而使VP/Hy-BC的溶剂可及表面积增加约25.7%,减少了疏水性光敏剂的聚集。因此,更多的活性位点得以暴露,显著提升了光电子传递效率。VP/Hy-BC薄膜在抑制细菌增殖方面表现出卓越的效果,能够将牛肉的保鲜期延长至10 d。本研究为开发健康、环保且高效的抗菌包装薄膜提供了新的思路。