Katalytischer Abbau antibiotischer Schadstoffe mittels Nanozymen

Antibiotika zählen zu den bedeutendsten medizinischen Entdeckungen des 20. Jahrhunderts und werden aufgrund ihrer ausgeprägten Fähigkeit, Mikroorganismen zu inaktivieren und abzutöten, breit in der Humanmedizin eingesetzt. Infolge des weitverbreiteten Antibiotikaeinsatzes wurden inzwischen gängige Wirkstoffe wie Sulfamethoxazol, Sulfadiazin, Tetracyclin, Oxytetracyclin, Erythromycin und Erythromycin in hohen Konzentrationen in Ökosystemen nachgewiesen. Daher ist ein gezielter Ansatz zur Bewältigung der Antibiotikakontamination unerlässlich.

Zu den häufig eingesetzten Verfahren zum Abbau von Antibiotika zählen Adsorption, biologischer Abbau und fortgeschrittene Oxidationsverfahren. Nanozyme können Antibiotikarückstände aus Wasser effektiv entfernen und auch unter ungünstigen Umweltbedingungen zuverlässig wirken. Creative Enzymes bietet eine Vielzahl von Nanozymen zur katalytischen Degradation antibiotischer Schadstoffe an, um unsere Kunden bei Forschungsvorhaben im Bereich der Nanozyme zu unterstützen.

Abbau von Tetracyclin mit Nanozymen

• Tetracyclin (TC) ist eines der am häufigsten verwendeten Antibiotika; ein Großteil des nicht resorbierten TC wird jedoch in die aquatische Umwelt eingetragen und stellt damit eine potenzielle Gefährdung für die menschliche Gesundheit sowie für aquatische Ökosysteme dar.

Abb. 1 Abbau von Tetracyclin auf Basis polyedrischer Fe₃O₄-Nanozyme.

• Creative Enzymes synthetisiert exponierte polyedrische Fe₃O₄-Nanozyme mittels hydrothermaler Methode unter Verwendung von Eisensulfat(II) und Natriumthiosulfat als Vorstufen bei 140 °C.
• Polyedrische Fe₃O₄-Nanozyme katalysieren dadurch eine UV-Fenton-Reaktion über einen breiten pH-Bereich. Dieses Degradationssystem zeichnet sich durch eine ausgezeichnete chemische Stabilität und Abbauaktivität aus und eröffnet neue Perspektiven für die Herstellung und Weiterentwicklung photokatalytischer Enzymkatalysatoren.
• Wir stellen zudem Ag-basierte Nanozym-Komposite mittels hydrothermaler Methode her. Dieses Enzym weist eine hohe photokatalytische Abbaueffizienz für TC auf; die Ergebnisse von Zyklusexperimenten zeigen, dass das Komposit photokatalytisch stabil ist.

Abbau von Sulfonamiden mit Nanozymen

• Sulfonamid-Antibiotika gehören weltweit zu den am meisten produzierten und eingesetzten Antibiotika. Es handelt sich um eine Klasse synthetischer Antibiotika, zu der u. a. Sulfadiazid, Sulfamethoxazol, Sulfadiazid-Dimethylpyrimidin und weitere zählen.
• Eine langfristige Exposition gegenüber Sulfamethazin (SMT) gefährdet die Sicherheit aquatischer Ökosysteme erheblich.
• Wir stellen Fe/Cu-bimetallische Nanozyme her und setzen diese im H₂O₂-katalysierten Degradationsprozess ein. Aufgrund ihrer einzigartigen Struktur und Zusammensetzung zeigen Nanozyme nach Aktivierung mit H₂O₂ hervorragende Adsorptions- und Katalyseeigenschaften. Sie können SMT entfernen, wenn die Ausgangslösung sauer ist.

Abb. 2 Reaktionsmechanismus des SMT-Abbaus im Fe/Cu-peroxidaseähnlichen System auf Basis der Fenton-Reaktion.

• Wir verwenden außerdem Eisenoxid-Nanozyme als Katalysatoren zur Ausbildung einer Fenton-ähnlichen Reaktion mit H₂O₂, die einen guten Abbaueffekt auf Sulfonamide zeigt.

Creative Enzymes freut sich, unsere modernste Technologie und umfassende Expertise im Bereich Enzyme zu teilen, um die Forschung und Programmentwicklung unserer Kunden zu unterstützen. Wenn Sie an unseren Leistungen interessiert sind oder Fragen haben, können Sie uns gerne kontaktieren oder eine Online-Anfrage stellen.