Highly Efficient Photocatalytic Elimination of Bacteria and Antibiotic Resistance Genes via a Strong Oxidation Surface in Donor‐Acceptor SA‐PDI@C 60

材料科学 光催化 细菌 抗菌活性 氧化磷酸化 氧化应激 DNA 活性氧 降级(电信) 组合化学 氧气 表面电荷 电场 光化学 生物物理学 化学工程 氨基酸 生物合成 纳米技术 载流子 天然产物 表面改性 催化作用 基因 化学
作者
Wenting Li,Wenlu Li,Xiaolin Zhu,Yizhou Yan,Haoying Wang,Wenhao Shi,Jun Yang,Yongfa Zhu,Lijuan Li,Jinhan Sheng,Ming Wang,Yongfa Zhu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (14) 被引量:5
标识
DOI:10.1002/adfm.202517661
摘要

Abstract The elimination of antibiotic‐resistant bacteria (ARB) and their antibiotic resistance genes (ARGs) requires photocatalysts with strong oxidative surfaces and efficient charge separation under natural light. Herein, a novel donor‐acceptor (D‐A) supramolecular photocatalyst, SA‐PDI@C 60 , is reported for natural light‐driven antibacterial application. The D‐A structure of SA‐PDI@C 60 amplifies the interfacial electric field (IEF) (≈1.96 times) and promotes efficient carrier separation and migration along π–π stacked pathways, leading to the accumulation of holes at the catalyst surface. This generates a highly oxidative antibacterial interface enriched in multiple reactive oxygen species. As a result, SA‐PDI@C 60 achieves 100% inactivation of Escherichia coli , Staphylococcus aureus , and ARB within 2 h under sunlight, accompanied by irreversible ARG degradation within 4 h, thereby preventing horizontal gene transfer. Proteomic analyses reveal that ROS‐induced oxidative stress disrupted DNA replication, aerobic respiration, and energy metabolism, ultimately causing bacterial death. This study demonstrates a D‐A photocatalyst with a highly active surface and effective IEF‐driven charge separation, offering a promising strategy for photocatalytic antibacterial action and ARG elimination under natural light.
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