海藻酸及白蛋白在铝基涂层表面贴附机制及其对污损生物膜和涂层耐蚀性能的影响研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41476064
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    88.0万
  • 负责人：
    李华
  • 依托单位：
    中国科学院宁波材料技术与工程研究所
  • 学科分类：
    D0602.海洋化学
  • 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

Biofouling is a major concern for maritime structures and affects markedly the performances of thermal sprayed anti-corrosive coatings. As the first stage participating in the biofouling process, adsorption of the molecules (conditioning layer) plays key roles in mediating formation of biofilm and following development of biofouling. This project utilizes thermal sprayed aluminum-based coatings for investigating the adsorption behaviors of alginate and albumin, the typical polysaccharide and protein, and subsequent colonization of E. coli and biatoms. Dynamic adsorption behaviors of alginate/albumin are to be investigated and their conformational changes upon adsorption on the coatings are to be analyzed at molecular level by reconstructing their three-dimensional (3D) structures by single particle electron microscopy technique. Further influence of the molecules on colonization of E. coli and diatoms and their relations with biocorrosion of the aluminum-based coatings are also investigated. Through the interpretation of the 3D structures of the molecules and understanding of the relations among conditioning layer, biofilm, and biocorrosion, this research is aimed to provide fundamental insights into selection of cost-efficient and environment-friendly marine coating materials, design of coating structures, and regulation of biofouling processes.
生物污损显著影响热喷涂海洋耐蚀涂层的服役性能，而有机大分子（如多糖/蛋白质）条件膜的形成是海洋生物污损发生和发展的首要环节，继而结合材料表面特性调控和决定后续系列生物污损行为。本项目利用热喷涂铝基涂层为典型海洋无机耐蚀材料体系，选择海藻酸和白蛋白为典型多糖/蛋白，结合单颗粒电镜技术等手段，从分子水平研究海藻酸/白蛋白在材料表面贴附行为，探讨条件膜与大肠杆菌/硅藻定殖（生物膜）行为的关系，并研究条件膜与生物膜对涂层腐蚀行为的影响。基于上述研究，建立利用单颗粒电镜技术重构海洋材料表面贴附多糖/蛋白构象的实验方法，揭示影响海藻酸和白蛋白贴附及其结构变化的耐蚀无机材料涂层关键表面特征参数，明确海藻酸和白蛋白的贴附行为对大肠杆菌/硅藻的定殖等行为的影响机制，并揭示条件膜/生物膜对铝基涂层耐腐蚀性能的影响规律，为热喷涂海洋涂层材料选择、涂层表面结构设计以及生物污损调控提供基础实验数据。

结项摘要

针对海洋生物污损发生机理和演变规律，本项目以热喷涂铝基海洋涂层为典型材料体系，系统制备和表征了耐蚀铝基涂层，选择海藻酸和白蛋白为典型条件膜成分，大肠杆菌、芽孢杆菌、小球藻、三角褐指藻等为典型细菌/硅藻，深入研究了污损条件膜及生物膜的形成机制和调控机理；通过采用单颗粒电镜技术，重构了贴附于涂层表面的海藻酸和白蛋白二维及三维空间结构，并从分子水平明确了海水中典型金属阳离子对条件膜形成和发展的影响机制；同时利用生化技术方法揭示了快速形成的条件膜及其特性对涂层电化学性能的影响规律，并较系统地研究了条件膜对涂层耐蚀性能的影响机理和调控机制。基于本项目研究成果，利用热喷涂等技术构筑了数种环保耐蚀防污涂层体系。本研究创新性地把单颗粒电镜技术（冷冻电镜技术）用于海洋材料表面贴附多糖/蛋白结构的研究，并结合耐蚀铝基无机涂层表面化学和结构的调控制备，阐明了材料表面典型化学特性和微纳米结构特征对生物污损条件膜形成的影响机制。本项目成果为开展海洋污损基础研究和开发环保高效防污耐蚀涂层技术提供了新的思路和基础数据。

项目成果

期刊论文数量（34）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（11）
Distinctive colonization of Bacillus sp. bacteria and the influence of the bacterial biofilm on electrochemical behaviors of aluminum coatings
芽孢杆菌属的独特定殖。
  • DOI：
    10.1016/j.colsurfb.2016.05.075
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Colloids and Surfaces B: Biointerfaces
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Leila Abdoli;Xinkun Suo;Hua Li
  • 通讯作者：
    Hua Li
Deposition of porous nano-WO3 coatings with tunable grain shapes by liquid plasma spraying for gas-sensing applications
通过液体等离子喷涂沉积具有可调颗粒形状的多孔纳米 WO3 涂层，用于气敏应用
  • DOI：
    10.1016/j.matlet.2014.11.072
  • 发表时间：
    2015-02
  • 期刊：
    Materials Letters
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Wu Qingfei;Huang Jing;Li Hua
  • 通讯作者：
    Li Hua
Developing titania-hydroxyapatite-reduced graphene oxide nanocomposite coatings by liquid flame spray deposition for photocatalytic applications
通过液体火焰喷涂沉积法开发用于光催化应用的二氧化钛-羟基磷灰石-还原氧化石墨烯纳米复合涂层
  • DOI：
    10.1016/j.jeurceramsoc.2017.02.029
  • 发表时间：
    2017-09-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Huang, Jing;Gong, Yongfeng;Li, Hua
  • 通讯作者：
    Li, Hua
Robust and easy-repairable superhydrophobic surfaces with multiple length-scale topography constructed by thermal spray route
通过热喷涂途径构建的具有多种长度尺度形貌的坚固且易于修复的超疏水表面
  • DOI：
    10.1016/j.colsurfa.2015.12.017
  • 发表时间：
    2016-03-05
  • 期刊：
    COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Chen, Xiuyong;Gong, Yongfeng;Li, Hua
  • 通讯作者：
    Li, Hua
Single-stranded structure of alginate and its conformation evolvement after an interaction with calcium ions as revealed by electron microscopy
电子显微镜揭示海藻酸盐的单链结构及其与钙离子相互作用后的构象演化
  • DOI：
    10.1039/c6ra22212a
  • 发表时间：
    2016-01-01
  • 期刊：
    RSC ADVANCES
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    He, Xiaoyan;Liu, Yi;Li, Hua
  • 通讯作者：
    Li, Hua

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其他文献

基于软弱围岩山区隧道监测分析的新工法应用展望
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    振动工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李华;刘韬;伍星;陈庆
  • 通讯作者：
    陈庆

其他文献

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利用单颗粒电镜技术重构贴附于生物材料表面纤连蛋白和玻连蛋白三维结构
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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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