硫酸盐还原菌生物膜活性的原位快速测定研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41876101
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0608.海洋物理与观测探测技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Sulfate-reducing bacteria (SRB) are the most corrosive and the most extensively studied corrosion related microorganisms, they are widely distributed in various marine environments. Although it has been clearly known that the metabolic activity of SRB is closely related with their roles in corrosion processes, determination of SRB metabolic activity is still a big problem. In this program, the complex SRB biofilm is set as research object, with an aim to develop a in-situ rapid method for determination of SRB biofilm metabolic activity and then evaluate its application performances. Based on the characteristic metabolic pathways of SRB, the metabolic activity of SRB biofilm is to be determined by specific analysis of the state of sulfide metabolite. Then functional modification and advanced material loading are to be introduced to fabricate the active recognition unit, which can enhance the transmission and identification efficiency of the recognition process in SRB biofilm, and thus reveal the spatial distribution characteristics of SRB biofilm activity. Finally, the validity and efficiency of SRB biofilm activity determination is to be verified and corrected, the determination time, stability, specificity, reproducibility and other performances are to be systematically evaluated, and the determination parameters and processes are to be specified. To achieve the spatial distribution status of biofilm activity timely, this program will construct a SRB biofilm activity determination approach systematically, which could provide theoretical basis and guidance for revealing the mechanism of SRB in the corrosion process and monitoring of microbial influenced corrosion status.
硫酸盐还原菌(SRB)是腐蚀性最强,也是研究最广泛的腐蚀微生物,广泛存在于海洋环境中。SRB的代谢活性与其参与的腐蚀过程密切相关,而SRB代谢活性的快速测定仍是一大难题。本研究以复杂的SRB生物膜体系为研究对象,旨在开发原位、快速的SRB生物膜代谢活性测定方法,并完成其应用性能评价。研究从SRB种群独特的代谢路径出发,以代谢产物硫化物为活性指示物,通过实时分析硫化物的代谢状态实现SRB活性的快速测定;借助功能化改性和先进材料搭载,解决活性识别单元在生物膜内的传质和识别难题,揭示生物膜内代谢活性的立体空间分布特征;验证并校正SRB生物膜活性测定的正确性和有效性,系统评价测试时间、稳定性、选择性、重现性等性能,规范测定参数和流程。本研究将系统完成SRB生物膜代谢活性测试方法的构建,实现生物膜代谢活性的实时、准确测定,为揭示SRB在腐蚀过程中的作用机理,实现微生物腐蚀状态监测提供理论依据和指导。

结项摘要

硫酸盐还原菌(SRB)是腐蚀性最强,也是研究最广泛的腐蚀微生物,广泛存在于海洋环境中。SRB的代谢活性与其参与的腐蚀过程密切相关,而SRB代谢活性的快速测定仍是一大难题。本研究以复杂的SRB生物膜体系为研究对象,构建了8套灵敏度高、特异性好、成本低廉的SRB 生物膜活性测定系统,分别为基于全固态接触式微电极探针的SRB生物膜代谢活性实时、连续监测方法,基于GSH-Au(I)配合物荧光探针的SRB生物膜代谢活性检测系统,生物膜内腐蚀微生物代谢活性分子ATP的双模式测定平台,基于磁控修饰抗菌肽材料的活性分子区分测定方法,基于无机纳米材料识别的高稳定性双信号响应检测平台,基于CRISPR/Cas12a集成ZIF-90@Ag3AuS2@Fe3O4纳米复合材料的ADP和ATP的超灵敏区分定量检测平台,适用于腐蚀现场的无装置化ATP纸基试剂盒,以及基于靶标竞争性结合的生物膜内活性分子和电荷传递载体同时检测平台。所开发的无装置化ATP纸基试剂盒通过设计基于ZIF-90的识别体系,解决了传统生物识别材料的稳定性难题,通过引入多糖酶解水凝胶和纳米酶催化显色特性,实现了生物膜内靶标分子的可视化测定,整个测试过程简便、快捷,且摆脱了对仪器设备的依赖,对于较高的现场应用潜力。此外,新型生物膜活性测定方法能够将活性指示分子的检测限由μM级降低至fM级,把整个测试时间控制在15分钟以内,并已用于初步揭示了不同金属材料表面生物膜活性的长期演变特征,为明确生物膜内腐蚀微生物代谢活性对金属腐蚀过程的影响,建立微生物腐蚀预测、监测模型提供可靠了重要手段。基于上述研究结果,研究团队在项目执行期间共发表关于SRB生物膜活性测定的期刊论文19篇,获山东省科学技术奖二等奖等奖励。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(6)
专利数量(9)
Bacterial DNA analysis based on target aided self-assembly cycle amplification coupled with DNA-AgNCs/three-way DNA junction
基于目标辅助自组装循环扩增与 Dna-Agncs/三向 DNA 连接相结合的细菌 DNA 分析
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2022.132749
  • 发表时间:
    2022-10-19
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Zhou,Yanan;Zeng,Yan;Sun,Yan
  • 通讯作者:
    Sun,Yan
Combination of a flow cytometric bead system with 16S rRNA-targeted oligonucleotide probes for bacteria detection
流式细胞珠系统与 16S rRNA 靶向寡核苷酸探针的组合用于细菌检测
  • DOI:
    10.1007/s00216-019-01651-2
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
    ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Zeng, Yan;Zhang, Dun;Qi, Peng
  • 通讯作者:
    Qi, Peng
An abiotic carbon dots@ ZIF-90 fluorescent probe for rapid and reliable detection of adenosine triphosphate
用于快速可靠检测三磷酸腺苷的非生物碳点@ ZIF-90 荧光探针
  • DOI:
    10.1016/j.ab.2022.115021
  • 发表时间:
    2022-12-20
  • 期刊:
    ANALYTICAL BIOCHEMISTRY
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Xin,Yue;Zhang,Dun;Qi,Peng
  • 通讯作者:
    Qi,Peng
Simultaneous ultrasensitive ADP and ATP quantification based on CRISPR/Cas12a integrated ZIF-90@Ag3AuS2@Fe3O4 nanocomposites
基于 CRISPR/Cas12a 集成 ZIF-90@Ag3AuS2@Fe3O4 纳米复合材料的同步超灵敏 ADP 和 ATP 定量
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2022.114784
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Biosensors and Bioelectronics
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Yingwen Wang;Dun Zhang;Yan Zeng;Peng Qi
  • 通讯作者:
    Peng Qi
Identification of bacteria by a fluorescence sensor array based on three kinds of receptors functionalized carbon dots
基于三种受体功能化碳点的荧光传感器阵列识别细菌
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2019.01.147
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Sensors and Actuators B: Chemical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Laibao Zheng;Peng Qi;Dun Zhang
  • 通讯作者:
    Dun Zhang

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其他文献

基于母函数的非线性反馈函数及其子序列研究
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    戚鹏
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    黄菊
一类非线性扩频序列的构造及其性能分析
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    吕虹;戚鹏;段颖妮;陈万里;解建侠;孙全玲
  • 通讯作者:
    孙全玲
码头钢结构的微生物腐蚀及其防护
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    戚鹏;张盾;王毅;吴佳佳;孙艳
  • 通讯作者:
    孙艳

其他文献

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戚鹏的其他基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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