近日，环境与资源学院博士研究生谢琪婷在环境与生态类国际顶级期刊《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology，IF2022=11.357）发表论文《原位分析纳米氧化锌与活细胞的界面相互作用机制》（In situ assay of interfacial interaction between ZnO nanoparticles and live cell disturbed by surfactants）。该研究提出了微量热泳动（MST）和纳米颗粒（NPs）探针力谱两种原位分析的方法，阐明了表面活性剂存在下纳米氧化锌与活藻细胞之间的界面相互作用机制，为评估纳米污染物的环境归趋和生态风险提供定量基础。谢琪婷博士为第一作者，指导教师葛飞教授为通讯作者，我校为第一通讯单位。
污染物与生物体之间的界面相互作用是决定污染物环境行为和生物效应的关键过程，然而原位定量分析污染物与生物体界面上的物理化学相互作用和胶体力的微观扰动仍然具有挑战。本研究将MST拓展应用到直接测定表面活性剂存在下NPs与活藻细胞的解离常数，基于原子力显微镜（AFM）原位定量分析ZnO NPs探针与单个活藻细胞之间的黏附力，并结合XDLVO理论计算定量NPs-藻细胞界面作用能。从宏观试验到微观验证辅以理论计算，阐明了表面活性对NPs-藻细胞界面相互作用的影响机制。
该研究工作得到了葛飞教授主持的国家自然科学基金区域联合重点项目（U21A20293）和面上项目（22076160）以及谢琪婷博士主持的湖南省研究生科研创新项目（CX20200650）的资助。研究结果为纳米材料的设计和纳米技术的安全应用提供了理论依据，同时也为理解污染物-生物界面相互作用提供了定量分析基础，研究中使用的原位分析允许在接近自然环境的条件下破译污染物-生物界面相互作用。除了NPs-细胞界面，单分子或单细胞力谱还可以用于探测纳米颗粒力学性质，获得污染物系统（如有机分子和功能化表面）与生物系统（如细胞、细胞器、蛋白和核酸等）之间界面相互作用的定量参数。
谢琪婷博士为我校环境科学与工程一级学科博士点招收的首届博士研究生，已先后在Environmental Pollution, Environmental Science & Technology等环境与生态类学术期刊发表论文，2020年获得湘潭大学伟人之托奖学金，同年获得湖南省研究生科研创新项目。该项研究成果在2022年7月举办的第十一届全国环境化学大会“纳米材料的环境化学行为”分会场进行了口头报告。
李蓉 供稿