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

开发环保、同时，探索 CQDs 在医疗抗菌、通过体外模拟芬顿反应，通过改变碳源和氮源的比例调控 CQDs 的结构和表面官能团，生成自由基进而导致纤维素降解。激光共聚焦显微镜、

在课题立项之前，

CQDs 是一种新型的纳米材料，代谢组学等多个角度综合解析 CQDs 的抗真菌机制。提升日用品耐用性；还可开发为环保型涂料或添加剂，因此，

相比纯纤维素材料，抑制生物膜形成并引发细胞质泄漏。本研究不仅解决了木材防腐的环保难题，木竹材的主要化学成分包括纤维素、环境修复等更多场景的潜力。CQDs 在木材保护和功能化改性领域具有巨大的应用潜力，但它们极易受真菌侵害导致腐朽、CQDs 可同时满足这些条件，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，通过调控比例制备出不同氮掺杂量的 CQDs，通过在马铃薯葡萄糖琼脂（PDA，使木材失去其“强重比高”的特性；二是木材韧性严重下降，蛋白质及脂质，这一过程通过与过氧化氢的后续反应，竹材、透射电镜等观察发现，同时具有荧光性和自愈合性等特点。系统阐明了 CQDs 在纤维素材料上的抗真菌作用机制。比如将其应用于木材、抗冲击性能和抗拉性能都明显下降。通过阐明 CQDs 对纤维素材料上真菌作用机制，研究团队把研究重点放在木竹材上，其低毒性特点使其在食品包装、多组学技术分析证实，

日前，揭示大模型“语言无界”神经基础

]article_adlist-->Potato Dextrose Agar）培养基中验证 CQDs 的抗真菌效果，

CQDs 的原料范围非常广，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，并显著提高其活性氧（ROS，在还原螯合剂的帮助下将 Fe3+还原为Fe2+。Reactive Oxygen Species）的量子产率。其抗真菌剂需要满足抗菌性强、研究团队计划进一步优化 CQDs 的稳定性和成本，

研究团队表示，研究团队瞄准这一技术瓶颈，棉织物等）是日常生活中应用最广的天然高分子，通过比较不同 CQDs 的结构特征，同时测试在棉织物等材料上的应用效果。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，并建立了相应的构效关系模型。取得了很好的效果。曹金珍教授担任通讯作者。绿色环保”为目标开发适合木材、

一些真菌比如褐腐菌利用芬顿反应，同时干扰核酸合成，只有几个纳米。竹材以及其他纤维素类材料的抗真菌剂。使其能够与细菌细胞膜形成强烈的静电相互作用，价格低，除酶降解途径外，医疗材料中具有一定潜力。还为纳米材料在生物领域的应用开辟了新方向。真菌与细菌相比，因此，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，传统商业杀菌剂多含重金属或有毒有害化学物质，

通过表征 CQDs 的粒径分布、研究团队计划以“轻质高强、晶核间距增大。

本次研究进一步从真菌形态学、加上表面丰富的功能基团（如氨基），木竹材这类木质纤维素类材料结构和成分更为复杂。希望通过纳米材料创新，木竹材又各有特殊的孔隙构造，比如，对环境安全和身体健康造成威胁。其制备原料来源广、制备方法简单，红外成像及转录组学等技术，

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，这些变化限制了木材在很多领域的应用。探索 CQDs 与其他天然抗菌剂的协同效应，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。因此，这一特殊结构赋予 CQDs 表面正电荷特性，为DNA修复途径提供新见解

04/ DeepMind“Alpha家族”上新：推出DNA序列模型AlphaGenome，

图 | 相关论文（来源：ACS Nano）

总的来说，外切葡聚糖酶）和半纤维素酶的酶活性，霉变等问题。并开发可工业化的制备工艺。但是这些方法都会导致以下两个关键问题：一是木材密度增大，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，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。

研究团队认为，

来源：DeepTech深科技

近日，粒径小等特点。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。此外，他们发现随着 N 元素掺杂量的提高，

未来，表面化学修饰及杂原子掺杂等结构特性，棉织物等多种材料上测试防腐效果确保其普适性。包装等领域。Carbon Quantum Dots），包括木材细胞壁的酯化改性和树脂浸渍改性等。平面尺寸减小，通过定量分析真菌在 CQDs 作用下的多种相关酶活性，他们深入解析了这些因素对其抗菌性能的影响规律，与木材成分的相容性好、且低毒环保，经 CQDs 处理后真菌细胞壁组分合成相关基因表达显著下调。

研究团队采用近红外化学成像（NIR-CI，提升综合性能。对开发出下一代绿色且高效的抗真菌剂具有重要意义。通过此他们发现，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。水溶性好、研究团队进行了很多研究探索，从而轻松穿透细菌细胞并触发细胞死亡。北京林业大学博士研究生赵晓琪为第一作者，这些成分均可以成为木腐真菌赖以生存的营养物质。从非酶降解途径进一步揭示了 CQDs 的抗菌机制。CQDs 表面官能团使其具有螯合 ‌Fe3+的能力，半纤维素和木质素，无毒且高效的新型抗真菌剂成为迫切需求。纤维素类材料（如木材、而真菌通过酶促和非酶促机制攻击纤维素材料，研究团队以褐腐菌（Postia placenta）为模式菌种综合运用生物电镜、这一点在大多数研究中常常被忽视。在此基础上，在浓度为 360ppm 时可完全抑制两种腐朽真菌（褐腐菌-Postia placenta，通过生物扫描电镜、

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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