电催化杀菌：纳米线产生局部高碱性微环境以杀死细菌

细菌等有害微生物是对人类健康的最大威胁之一。因此，高效的消毒方法是必要的

在《Angewandte Chemie》杂志上，一个研究小组现在介绍了一种基于覆盖有氧化铜纳米线的电极的新型、可持续的电催化灭菌方法。这些会产生非常强的局部电场，从而产生高碱性的微环境，有效杀死细菌。

传统的消毒方法，如氯化、臭氧处理、过氧化氢氧化和紫外线照射，都有缺点，包括有害的副产物和高能耗

电化学消毒方法主要依靠脉冲高压电场和高氧化自由基的电催化产生，更有效、更可持续。然而，它们需要高电压或大量的气体供应，这限制了它们在实践中的应用

该方法之所以成功，是因为阴极由涂有氧化铜纳米线的铜线网制成。在纳米线尖端等高度弯曲的结构上，可以形成极强的局部电场，使电催化剂能够非常有效地发挥作用

在阴极，析氢反应（HER）促进纳米线对水合氢离子（H3O+）的有效吸附，使其周围的氢氧根离子浓度（OH-）迅速增加。这会产生局部的高碱性微环境。灭菌溶液的整体pH值仅略有增加，因此在处置前不需要中和

由此产生的高碱性微环境在几分钟内杀死细菌，正如该团队用大肠杆菌（E.coli）所证明的那样。由于细菌细胞膜中蛋白质运输的崩溃，细菌被杀死，因为在这种环境中实际上没有质子可用

这会抑制ATP合成，导致能量不足和氧化应激。此外，对基因调控和代谢至关重要的NADPH/NAD+平衡被破坏。细菌会死亡。

这种新方法可能是开发高性能、纳米结构电催化剂的起点，用于各种消毒应用的高效、环保和安全的电化学消毒策略 More information: Junrong Chen et al, Localized Alkaline Microenvironments Enhanced upon Tip Effects for Efficient Antibacterial Applications, Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202424067

Journal information: Angewandte Chemie International Edition , Angewandte Chemie