抗生物質耐性リスクを軽減するフォスファート改変カリウムベースのバイオカルフィラー強化された建設湿地:メタゲノミクスからの洞察

科学分野:

• 環境科学
• 水処理工学
• 微生物学

背景:

• 排水中の抗生物質残留は,抗生物質耐性遺伝子 (ARG) を促進することで公衆衛生にリスクをもたらします.
• 建設された湿地 (CW) は排水処理の持続可能な方法ですが,抗生物質のような新生汚染物質を除去する効率は改善する必要があります.
• 汚染物質の除去を強化するための新しい吸着剤として,フォスファート改変されたバイオカルが調査されています.

研究 の 目的:

• 建設された湿地 (CWs) のためのフォスファット改変したカラムス・バイオカル (PBC) 充填剤を開発し,評価し,抗生物質の除去を改善する.
• 特定の抗生物質,エリトロミシン (ERY) とスルファメトキサゾール (SMX) の除去に対するPBCの影響を評価する.
• 抗生物質耐性遺伝子 (ARG),移動性遺伝要素 (MGE),およびCWにおける毒性因子遺伝子 (VFG) の豊富さにPBCの影響を調査する.

主な方法:

• 充填材料としてフォスファート改変したカラムス・バイオカル (PBC) の開発.
• 建設された湿地 (CW) でPBCの導入
• 分析技術を用いた抗生物質除去の定量化
• ARG,MGE,VFG,バクテリア集団の変化を評価するためのメタゲノミクスと微生物コミュニティの分析.

主要な成果:

• PBC- CWでは,エリトロミシン (ERY) (86. 5%) とスルファメトキサゾール (SMX) (84. 0%) の除去効率が高く,ブランクグループの約2倍であった.
• ARG,MGE,VFGの濃度はPBC-CWでそれぞれ67. 2%,33. 3%,11. 1%減少した.
• サルフォナミドとMLS遺伝子を含む特定のARGは,実質的な減少を示した (71. 8%と63. 1%).
• Arenimonas,Chryseobacterium,Hydrogenophagaのような抗生物質耐性細菌 (ARB) の豊富さは著しく減少しました.

結論:

• フォスファート改変したカリウムバイオカル (PBC) は,抗生物質を除去する際に建設された湿地 (CWs) を強化する効果的な充填剤です.
• PBC- CWは抗生物質耐性遺伝子 (ARG) と病原性微生物の増殖を著しく減少させます.
• 抗生物質耐性の拡大を緩和することで,CWにおけるPBCの適用は,水の安全性の改善に寄与する.