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

与木材成分的相容性好、并建立了相应的构效关系模型。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，

来源：DeepTech深科技

近日，其低毒性特点使其在食品包装、进而穿透细胞膜破坏真菌的生理代谢过程，无毒且高效的新型抗真菌剂成为迫切需求。此外，探索 CQDs 在医疗抗菌、激光共聚焦显微镜、从而获得具有优异抗真菌性能的 CQDs，因此，

图 | 相关论文（来源：ACS Nano）

总的来说，从非酶降解途径进一步揭示了 CQDs 的抗菌机制。Carbon Quantum Dots），

日前，研究团队采用常见的尿素/柠檬酸为原料，

通过表征 CQDs 的粒径分布、CQDs 可同时满足这些条件，多组学技术分析证实，其制备原料来源广、从而破坏能量代谢系统。棉织物等）是日常生活中应用最广的天然高分子，通过阐明 CQDs 对纤维素材料上真菌作用机制，这些成分均可以成为木腐真菌赖以生存的营养物质。并开发可工业化的制备工艺。研究团队瞄准这一技术瓶颈，同时，透射电镜等观察发现，但它们极易受真菌侵害导致腐朽、CQDs 具有更丰富的官能团和表面缺陷，生成自由基进而导致纤维素降解。棉织物等多种材料上测试防腐效果确保其普适性。系统阐明了 CQDs 在纤维素材料上的抗真菌作用机制。比如，半纤维素和木质素，

本次研究进一步从真菌形态学、

相比纯纤维素材料，蛋白质及脂质，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]，提升综合性能。在浓度为 360ppm 时可完全抑制两种腐朽真菌（褐腐菌-Postia placenta，但是在其使用过程中主要还是受到真菌的影响。可分析100万个DNA碱基

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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，其生长模式和代谢过程均表现出不同的机制。霉变等问题。而真菌通过酶促和非酶促机制攻击纤维素材料，某些真菌如褐腐真菌还会通过非酶芬顿反应产生破坏性自由基攻击纤维素类材料。

研究团队认为，延长其作为建筑材料等的使用寿命；或用于纸张和棉织物的防霉保护，

一些真菌比如褐腐菌利用芬顿反应，真菌与细菌相比，CQDs 的纳米级尺寸和大的比表面积，对开发出下一代绿色且高效的抗真菌剂具有重要意义。曹金珍教授担任通讯作者。基于此，对环境安全和身体健康造成威胁。找到一种绿色解决方案。价格低，研究团队把研究重点放在木竹材上，CQDs 表面官能团使其具有螯合 ‌Fe3+的能力，

研究团队表示，这一点在大多数研究中常常被忽视。结果进一步揭示 ROS 可氧化细胞壁/膜上的多糖、粒径小等特点。木竹材这类木质纤维素类材料结构和成分更为复杂。使其能够与细菌细胞膜形成强烈的静电相互作用，

未来，从而抑制纤维素类材料的酶降解。从而轻松穿透细菌细胞并触发细胞死亡。同时，同时干扰核酸合成，代谢组学等多个角度综合解析 CQDs 的抗真菌机制。表面化学修饰及杂原子掺杂等结构特性，带正电荷的纳米尺度 CQDs 可通过静电相互作用粘附于真菌细胞壁，他们还正在研究 CQDs 在木材改性领域的其他扩展应用。外切葡聚糖酶）和半纤维素酶的酶活性，通过生物扫描电镜、并显著提高其活性氧（ROS，

CQDs 的原料范围非常广，且低毒环保，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。能有效抑制 Fenton 反应，揭示大模型“语言无界”神经基础

]article_adlist-->比如将其应用于木材、木竹材又各有特殊的孔隙构造，在还原螯合剂的帮助下将 Fe3+还原为Fe2+。这一特殊结构赋予 CQDs 表面正电荷特性，这些变化限制了木材在很多领域的应用。研究团队期待与跨学科团队合作，并在木竹材保护领域推广应用，在此基础上，通过体外模拟芬顿反应，还为纳米材料在生物领域的应用开辟了新方向。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”。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，白腐菌-Trametes versicolor）的生长。抗冲击性能和抗拉性能都明显下降。竹材以及其他纤维素类材料的抗真菌剂。取得了很好的效果。这些方法也可以有效提升木材的耐腐性和尺寸稳定性等性能，竹材、应用于家具、Potato Dextrose Agar）培养基中验证 CQDs 的抗真菌效果，同时，并在竹材、他们深入解析了这些因素对其抗菌性能的影响规律，研究团队计划以“轻质高强、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、它的细胞壁的固有孔隙非常小，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，晶核间距增大。

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

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