浸大通讯

多功能纳米机械人 有效降解污染物及除菌 

2025年8月29日　

化学污染物、致病细菌及生物膜（即附于黏性物质上的微生物群落）威胁公共衞生安全。为应对相关挑战，浸大化学系副教授梁湛辉教授，联同中国科学技术大学、合肥工业大学和安徽医科大学第一附属医院东城院区的科学家，合作研发出一款多功能纳米机械人，具备分解有机污染物的能力和抗菌特性，并可去除生物膜。 

相关研究成果已刊登于学术期刊《Advanced Healthcare Materials》，而这项发明亦显示出在抗菌处理、污水管理及生物医学领域具有广泛的应用潜力。 

协作研究团队设计及制造的纳米机械人采用空心球形结构设计，核心由氧化铁制成，让纳米机械人能够透过磁场控制，按照既定的路径移动；中间层则由银与金两种金属纳米棒组成，不仅可作为催化剂，促进降解有机污染物的化学反应，同时有效抑制细菌生长及破坏其功能。此外，表层采用由聚多巴胺制成的材料，具备生物相容性，能保护和稳定内部结构。而宽阔的内腔及微孔结构令纳米机械人可作为药物载体。 

为了测试纳米机械人在降解污染物方面的表现，研究团队制作出一个微型污水池，并将由工业和农业活动产生的有机污染物，以及工业污水中的有机染料，分别注入污水池其中两个池室。在磁场的驱动下，纳米机械人准确地移至该两个池室，并停留一分钟。测试结果显示，池室内的污染物水平显着下降，证明纳米机械人的净化功能。 

研究进一步发现，纳米机械人具备抗菌能力。它可以装载光敏剂「锌酞菁」，吸收光线并转移能量，以促进具治疗作用的化学反应，包括破坏细菌细胞的结构。研究团队进行测试，显示当磁场、近红外线及氙气灯三者并用，载有锌酞菁的纳米机械人可抑制大肠杆菌和金黄葡萄球菌的繁殖高达99.9%。 

此外，由磁场驱动载有锌酞菁的纳米机械人能有效去除细菌生物膜。研究突显纳米机械人在处理与生物膜相关的感染，以及导管等密闭空间堵塞的潜力。 

梁湛辉教授表示：「研究结果显示，由研究团队开发的多功能纳米机械人，具有精准的催化能力、高度抗菌特性，并能有效移除生物膜。它的移动能够以磁场引导，令降解污染物和抗菌活动可以在受控的情况下精准和有效地进行。这种多功能纳米机械人在污水处理、生物医学以及其他领域，具有庞大的应用潜力。」