人工纳米材料在水-生物膜体系中的环境行为及其对生物膜活性影响机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51479047
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    84.0万
  • 负责人：
    侯俊
  • 依托单位：
    河海大学
  • 学科分类：
    E1007.环境污染治理与修复
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The environmental behaviors and biological safety of manufactured nanomaterials had become a hotspot in research of environmental pollution and ecological remediation in the water environment. The environmental behaviors and biological effects of manufactured nanomaterials in water-biofilm system and its influence mechanism are the key scientific problems, which are urgent to be solved using comprehensive methods including water science, materials science, biological science, environmental science. In this project, the distribution and fate of manufactured nanomaterials in water-biofilm system will be investigated using radioactive isotope tracer method, high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry and other advanced methods. The effects on biofilms' activity and the toxicity mechanism of manufactured nanomaterials will be analyzed through the molecular biology index, the respiratory activity and the antioxidant enzyme activity (biomarker) of microorganism. Thus, the coupling relationships between water environmental conditions，environmental behaviors of manufactured nanomaterials，and toxic effects on aquatic organisms (biofilm) will be established to develop the biofilm technology for biological monitoring and evaluation for early nanomaterials pollution and in situ restoration for the nano-polluted water. The goal of our research is to gain a better understanding of the manufactured nanomaterials' environmental behaviors and biological effects in multi-medium of water ecosystem, also to provide a scientific basis for pollution control of manufactured nanomaterials in rivers and lakes.
人工纳米材料在水体中的环境行为与生物环境安全问题成为水环境污染与生态修复领域研究的热点，人工纳米材料在水-生物膜体系中的环境行为和生物效应及影响机理是迫切需要研究解决的关键科学问题。本项目拟运用水利科学、环境科学、材料科学、生物科学交叉结合的综合研究方法，采用放射性同位素示踪法、高分辨电感耦合等离子体质谱法等先进方法探寻人工纳米材料在水-生物膜体系中的分布归趋和影响机理，使用生物膜微生物分子生物学指标、微生物呼吸活性、抗氧化酶活性生物标志物分析等先进手段揭示人工纳米材料对自然水体中生物膜活性影响和毒性作用机制，建立水环境条件-人工纳米材料环境行为-水生生物（生物膜）毒性效应之间的耦合关系，研发人工纳米材料污染早期生物监测评价和受纳米材料污染水体原位修复的生物膜技术。本研究可深化人工纳米材料在水生态系统中多介质环境行为和生物效应的研究内涵，并为河湖水体中人工纳米材料的污染防治提供科学依据。

结项摘要

人工纳米材料在水体中的环境行为与生物环境安全问题成为水环境污染与生态修复领域研究的热点，本项目围绕人工纳米材料在水-生物膜体系中的环境行为和生物效应及影响机理这一关键的科学问题开展了较为系统研究，取得创新性成果：1）探明了环境条件对人工纳米材料环境行为的影响机理，在揭示天然有机物、水动力条件作用影响机制方面取得了新进展。2）建立了表征人工纳米材料对生物膜毒性的新方法，揭示了人工纳米材料对生物膜组成与活性的毒性作用机制；探明了人工纳米颗粒暴露下生物膜脱氮除磷关键酶活性、微生物群落和净污功能菌群响应过程及作用机理。3）阐明了生物膜对人工纳米材料氧化胁迫响应机制，建立了基于生物膜抗氧化酶活性的人工纳米材料毒性评价新方法，并提出了缓解人工纳米材料在生物膜中生物累积及生物毒性的有效措施。本项目研究可深化人工纳米材料在水生态系统中多介质环境行为和生物效应的研究内涵，为受人工纳米材料污染水体原位修复的生物膜技术研发提供依据；关于自然水体中生物膜对人工纳米材料氧化胁迫的生理响应机制的研究，为利用生物膜抗氧化酶活性对纳米材料污染进行生物监测和评价提供了方法。依托项目研究，已在Water Research、Journal of Hazardous Materials等国际顶级期刊上发表SCI论文26篇、中文核心期刊4篇，授权专利14项。负责人项目期内2015年入选首批中国科协—中国水利学会青年人才助力计划，2016年获江苏省杰出青年基金、入选江苏省“333工程”第三层次人才计划，2017年获国家优秀青年基金，2018年入选江苏省特聘教授、科技部中青年科技创新领军人才、河海大学“大禹学者计划”第二层次。

项目成果

期刊论文数量（30）
专著数量（0）
科研奖励数量（6）
会议论文数量（0）
专利数量（15）
Aggregation and removal of copper oxide (CuO) nanoparticles in wastewater environment and their effects on the microbial activities of wastewater biofilms
废水环境中氧化铜（CuO）纳米颗粒的聚集和去除及其对废水生物膜微生物活性的影响
  • DOI：
    10.1016/j.biortech.2016.05.082
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Bioresource Technology
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Miao Lingzhan;Wang Chao;Hou Jun;Wang Peifang;Ao Yanhui;Li Yi;Geng Nan;Yao Yu;Lv Bowen;Yang Yangyang;You Guoxiang;Xu Yi
  • 通讯作者：
    Xu Yi
Impacts of CuO nanoparticles on nitrogen removal in sequencing batch biofilm reactors after short-term and long-term exposure and the functions of natural organic matter
纳米CuO短期和长期暴露对序批式生物膜反应器脱氮的影响及天然有机质的功能
  • DOI：
    10.1007/s11356-016-7281-1
  • 发表时间：
    2016-11-01
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Hou, Jun;You, Guoxiang;Yang, Yangyang
  • 通讯作者：
    Yang, Yangyang
Transport, retention, and long-term release behavior of polymer-coated silver nanoparticles in saturated quartz sand: The impact of natural organic matters and electrolyte
聚合物涂覆的银纳米粒子在饱和石英砂中的传输、保留和长期释放行为：天然有机物和电解质的影响
  • DOI：
    10.1016/j.envpol.2017.05.059
  • 发表时间：
    2017-10-01
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL POLLUTION
  • 影响因子：
    8.9
  • 作者：
    Hou, Jun;Zhang, Mingzhi;Liu, Zhilin
  • 通讯作者：
    Liu, Zhilin
Effects of CeO2 nanoparticles on sludge aggregation and the role of extracellular polymeric substances - Explanation based on extended DLVO
纳米CeO2对污泥聚集的影响及胞外聚合物的作用——基于扩展DLVO的解释
  • DOI：
    10.1016/j.envres.2016.08.023
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Environmental Research
  • 影响因子：
    8.3
  • 作者：
    You Guoxiang;Hou Jun;Wang Peifang;Xu Yi;Wang Chao;Miao Lingzhan;Lv Bowen;Yang Yangyang;Luo Hao
  • 通讯作者：
    Luo Hao
Insights into the short-term effects of CeO2 nanoparticles on sludge dewatering and related mechanism
纳米CeO2对污泥脱水的短期影响及相关机制研究
  • DOI：
    10.1016/j.watres.2017.04.011
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Water Research
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    You Guoxiang;Wang Peifang;Hou Jun;Wang Chao;Xu Yi;Miao Lingzhan;Lv Bowen;Yang Yangyang;Liu Zhilin;Zhang Fei
  • 通讯作者：
    Zhang Fei

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其他文献

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  • 通讯作者：
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  • 通讯作者：
    钱进
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    钱进
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
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    --
  • 作者：
    张海磊;邓青林;侯俊;赵国彦;雷明礼
  • 通讯作者：
    雷明礼

其他文献

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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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