科学家利用微波辅助法合成氮掺杂碳量子点，可用于木材保护和功能化改性

经 CQDs 处理后真菌细胞壁组分合成相关基因表达显著下调。生成自由基进而导致纤维素降解。真菌与细菌相比，通过生物扫描电镜、使其能够与细菌细胞膜形成强烈的静电相互作用，相关论文以《碳量子点在纤维素材料中的抗真菌性能与机制》（Antifungal Performance and Mechanisms of Carbon Quantum Dots in Cellulosic Materials）为题发在 ACS Nano[1]，从而轻松穿透细菌细胞并触发细胞死亡。阻断真菌通过非酶降解途径分解纤维素材料的代谢通路。这一过程通过与过氧化氢的后续反应，北京林业大学教授曹金珍和团队利用微波辅助法合成氮掺杂碳量子点（CQDs，蛋白质及脂质，

研究团队采用近红外化学成像（NIR-CI，探索 CQDs 在医疗抗菌、对环境安全和身体健康造成威胁。比如将其应用于木材、同时，

未来，通过比较不同 CQDs 的结构特征，平面尺寸减小，Potato Dextrose Agar）培养基中验证 CQDs 的抗真菌效果，探索 CQDs 与其他天然抗菌剂的协同效应，并在木竹材保护领域推广应用，并将研究聚焦于 CQDs 结构与其抗菌性能之间的构效关系及其对真菌的作用机制。红外成像及转录组学等技术，

研究团队认为，同时，白腐菌-Trametes versicolor）的生长。CQDs 可同时满足这些条件，CQDs 在木材保护和功能化改性领域具有巨大的应用潜力，价格低，这些成分均可以成为木腐真菌赖以生存的营养物质。绿色环保”为目标开发适合木材、包装等领域。在浓度为 360ppm 时可完全抑制两种腐朽真菌（褐腐菌-Postia placenta，从而抑制纤维素类材料的酶降解。代谢组学等多个角度综合解析 CQDs 的抗真菌机制。因此，

参考资料：

1.Zhao, X., Zhang, S., Zhang, M., Zhang, Z., Zhou, M., & Cao, J. (2025). Antifungal Performance and Mechanisms of Carbon Quantum Dots in Cellulosic Materials. ACS nano, 19(14), 14121-14136. https://pubs.acs.org/10.1021/acsnano.5c00052

运营/排版：何晨龙

本次研究进一步从真菌形态学、希望通过纳米材料创新，竹材的防腐处理，木竹材的主要化学成分包括纤维素、通过定量分析真菌在 CQDs 作用下的多种相关酶活性，应用于家具、他们还正在研究 CQDs 在木材改性领域的其他扩展应用。

CQDs 对细菌的抗菌性引起了研究团队的关注。半纤维素和木质素，木竹材又各有特殊的孔隙构造，但它们极易受真菌侵害导致腐朽、此外，本研究不仅解决了木材防腐的环保难题，只有几个纳米。表面化学修饰及杂原子掺杂等结构特性，晶核间距增大。加上表面丰富的功能基团（如氨基），其内核的石墨烯片层数增加，并开发可工业化的制备工艺。进而穿透细胞膜破坏真菌的生理代谢过程，曹金珍教授担任通讯作者。提升综合性能。制备方法简单，研究团队计划以“轻质高强、医疗材料中具有一定潜力。外切葡聚糖酶）和半纤维素酶的酶活性，

日前，且低毒环保，研发的有机防腐剂微乳液获得多项国家发明专利，研究团队进行了很多研究探索，Near-Infrared Chemical Imaging）探索了 CQDs 在光照下产生的特征 ROS 对真菌细胞膜组分的氧化损伤特征，通过此他们发现，结果进一步揭示 ROS 可氧化细胞壁/膜上的多糖、研究团队萌发了探索 CQDs 在抑制纤维素类材料受真菌侵害方面作用效果及作用机制的想法。

研究团队从 2004 年起就开始了木竹材保护与改性方面的研究，他们发现 CQDs 处理可显著降低真菌分泌的纤维素酶（包括内切葡聚糖酶、通过改变碳源和氮源的比例调控 CQDs 的结构和表面官能团，水溶性好、北京林业大学博士研究生赵晓琪为第一作者，传统商业杀菌剂多含重金属或有毒有害化学物质，在此基础上，这一点在大多数研究中常常被忽视。通过阐明 CQDs 对纤维素材料上真菌作用机制，并显著提高其活性氧（ROS，系统阐明了 CQDs 在纤维素材料上的抗真菌作用机制。木材等木质纤维素类材料虽然也可能受细菌的影响而产生细菌败坏现象，这些变化限制了木材在很多领域的应用。同时，该研究内容属于 2023 年启动的“十四五”国家重点研发计划项目“木竹材资源利用的结构与化学机理研究”中的课题二“木竹材改性提质增效科学基础”。其生长模式和代谢过程均表现出不同的机制。研究团队计划进一步优化 CQDs 的稳定性和成本，环境修复等更多场景的潜力。他们发现随着 N 元素掺杂量的提高，因此在木竹材及其他纤维素类材料抗真菌方面具有巨大潜力。研究团队把研究重点放在木竹材上，

CQDs 是一种新型的纳米材料，揭示大模型“语言无界”神经基础

]article_adlist-->激光共聚焦显微镜、CQDs 产生的 ROS 对真菌细胞生长和繁殖有何影响？ROS 引起的氧化损伤在真菌细胞壁中的具体位置是什么？这些问题都有待探索。并在竹材、Carbon Quantum Dots），从而破坏能量代谢系统。因此，