Eradication of Microbial Contamination in Metal Working Fluids

消除金属加工液中的微生物污染

基本信息

  • 批准号:
    1635347
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-09-01 至 2018-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In many manufacturing processes, metal working fluids are applied to ensure reduced tool wear and workpiece quality. Worldwide, more than half a billion gallons of metal working fluids are estimated to be consumed annually. However, microbial contamination is a significant factor in the degradation of these fluids, causing biofouling and corrosion of equipment, degradation of metal working fluids, imperilment of product quality, and posing occupational safety risks. Once metal working fluids are microbially contaminated, removing bacteria is a difficult task. Residual bacteria can quickly repopulate, even after meticulous cleaning and recharge procedures. Biofilms within the inaccessible regions of a working fluid system are likely responsible for the rapid post-cleaning repopulation. Biofilms are attached microbial communities whose function depends on complex social interactions. Quorum sensing provides the means for biofilm cells to communicate and collectively control group behavior. This award supports fundamental research on quorum quenching strategies to inhibit biofilm formation. Research results can help to increase the sustainability of metal working fluids, reduce waste, and help limit occupational exposure to potentially pathogenic bacteria inhabiting metal working fluids.The first research objective is to establish the relationship between the concentration of quorum quenching agent and the efficacy of the agent on biofilm eradication. A suite of quorum quenching agents (i.e., emodine, acylase, and a-amylase) will be studied in a testing matrix of eight rows and twelve columns. The concentration will be varied beginning with the manufacturer's suggested dosage for planktonic organisms. Model biofilm organisms (i.e., Pseudomonas fluorescens and Bacillus subtilis) grown in a metal working fluid will be used. The efficacy of an agent on biofilm eradication will be evaluated by the agent's minimal inhibition concentration for biofilm removal using a microplate absorption spectroscopy biofilm removal assay. The second research objective is to determine the action mode of biofilm eradication. It is unknown whether the quorum quenching agents prevent the initial establishment of biofilms on a surface or they disrupt and remove an already established biofilm. Using confocal laser microscopy and Imaris and MetaMorph image analysis software, biofilm formation and disruption will be analyzed in real-time using a drip flow reactor.
在许多制造过程中,都使用金属工作液以确保降低工具磨损和工件质量。在全球范围内,估计每年被消耗了十亿加仑的金属工作液。但是,微生物污染是这些流体降解的重要因素,从而导致设备的生物污染和腐蚀,金属工作流体的降解,产品质量的损害以及带来职业安全风险。一旦金属工作流体被微生物污染,去除细菌就是一项艰巨的任务。即使经过细致的清洁和补给手术,残留细菌也可以迅速再填充。工作流体系统无法访问区域内的生物膜可能导致清洁后快速的重生。生物膜是附着的微生物群落,其功能取决于复杂的社会互动。群体传感为生物膜细胞传达和集体对照组行为提供了一种手段。该奖项支持有关法定淬火策略抑制生物膜形成的基本研究。研究结果可以有助于提高金属工作流体的可持续性,减少废物,并有助于限制居住在金属工作流体的潜在致病细菌的职业暴露。第一个研究目标是建立群体淬火剂的浓度与消除生物膜的疗效之间的关系。将在八行和十二列的测试矩阵中研究一组法定淬灭剂(即卵巢,酰基酶和A-淀粉酶)的套件。从制造商建议的浮游生物剂量开始,该浓度将变化。将使用在金属工作液中生长的生物膜生物(即荧光菌群和枯草芽孢杆菌)模型。 通过使用微孔板吸收光谱生物膜去除测定法,将通过药剂的最小抑制浓度来评估药物消除生物膜的疗效。第二个研究目标是确定消除生物膜的作用模式。 尚不清楚法定淬火剂是防止在表面上最初建立生物膜还是破坏并去除已经建立的生物膜。使用共聚焦激光显微镜和Imaris和Metamorph图像分析软件,将使用滴水流反应器实时分析生物膜的形成和破坏。

项目成果

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