近日，材料学院木材保护与改性团队在碳量子点（Carbon Quantum Dots, CQDs）抗木材腐朽菌机制研究领域取得重要突破，研究成果以“Antifungal Performance and Mechanisms of Carbon Quantum Dots in Cellulosic Materials”为题发表于中国科学院一区TOP期刊《ACS Nano》（影响因子：15.8）。

纤维素类材料（木材、竹材、纸张及棉织物等）是我们日常生活中使用最广泛的天然聚合物之一。然而，它们易受到真菌在内的各种微生物侵害。现有的商业防腐剂往往对人类健康和环境构成安全风险。因此，开发适用于纤维素类材料的环保安全、经济高效的防腐剂是一项紧迫的任务。为了实现这一目标，材料学院木材保护与改性团队采用微波辅助法制备得到氮掺杂CQDs，通过精准调控前驱体尿素/柠檬酸的比例，优化其氮含量与表面官能团（如氨基、羧基）组成，显著提升了CQDs的正电性与活性氧（ROS）生成效率，对褐腐菌（Postia placenta）和白腐菌（Trametes versicolor）的菌丝生长实现完全抑制，并有效保护了纤维素类材料的结构完整性。研究同时系统解译了其抗木材腐朽真菌作用机制：纳米级CQDs由于其正电性吸附于真菌细胞表面，并穿透真菌细胞膜引发物理损伤；光照下产生的ROS氧化真菌细胞壁多糖、蛋白质及脂质；转录组分析进一步验证其下调细胞壁合成、DNA修复及酶活性相关基因的表达；同时，CQDs螯合Fe3+抑制芬顿反应，阻断真菌对纤维素的非酶降解路径。该研究创新开发了基于新型碳基纳米材料—CQDs的防腐剂用于木材保护领域，系统解析了CQDs抗木材腐朽真菌的多维度机制，为开发绿色、高效、广谱的木材防腐剂提供了全新策略，实现了木材防腐这一传统研究领域的技术和理论突破。

上述研究成果第一作者为材料学院博士研究生赵晓琪，通讯作者为曹金珍教授，北京林业大学为唯一完成单位。本研究得到国家重点研发计划项目（2023YFD2200502）的支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/10.1021/acsnano.5c00052