收藏本站
收藏 | 论文排版

环保仿生型抗菌剂对生物膜下微生物腐蚀作用机制

王军磊  
【摘要】:微生物腐蚀(MIC)是工业生产过程中主要的腐蚀类型之一,其中硫酸盐还原菌(SRB)存在最为普遍。SRB通过新陈代谢活动在各种材料表面形成生物膜,造成物理、化学等灭菌手段失效,严重威胁材料服役安全。目前,工业上普遍采用投加化学杀菌剂的方法控制SRB生长,以减缓金属腐蚀。但由于生物膜对膜内细菌的保护作用,导致膜内细菌长期与低浓度杀菌剂接触,产生耐药性,导致化学类杀菌剂投加量逐年增加。大量化学抗菌剂的使用不仅增加处理成本,且易引起环境二次污染问题。因此本课题研发低毒高效环保的抗菌剂,破坏生物膜的天然屏障作用,从而达到抑制生物膜下微生物腐蚀的目的,选题具有重要的理论和实际意义。1.寻求抗菌、缓蚀双功能杀菌剂来减少化学药剂添加量,利用小分子杀菌剂破坏生物膜、渗透进生物膜中杀灭SRB菌,同时固定生物膜,充分利用灭活生物膜的机械隔离作用减轻腐蚀。系统研究了吡啶硫酮钠(SPT)在油田模拟水中的抗菌效果和抗微生物腐蚀性能。菌量测试表明,30 mg/L的SPT能使游离和固着SRB细胞降低4-5个数量级,而80mg/L的SPT可以完全杀灭SRB细胞。SPT作为低毒高效的杀菌剂可以抑制SRB在试片表面的生长代谢,由此试片表面细胞、生物膜和腐蚀产物等随着SPT浓度增加而减少,进而导致膜下腐蚀减轻。80 mg/L SPT条件下,腐蚀失重抑制率达到82%。SPT通过持续性的离子转移,导致细胞内外形成跨膜驱动力,使细胞坍塌死亡,而自身很少被消耗,由此导致抗菌具有长效性。热力学和量子化学研究显示,SPT可以取代金属表面水分子,为Fe原子d轨道提供电子并形成共价键,通过物理吸附和化学吸附在碳钢表面形成吸附膜,并与固化的生物膜等共同起到隔离作用,减轻腐蚀发生。2.师法自然,人工合成具有广谱抗菌性能的线性抗菌肽,应用于SRB腐蚀领域,减少大量化学药剂二次污染的同时,防止耐药菌的产生,提出更生态前沿的新思路。采用Fmoc固相合成技术人工合成阳离子抗菌肽库,并从中筛选出具有抗SRB性能的阳离子肽。结果表明,KWRKWWKRFK序列的阳离子抗菌肽抑制SRB效果最优,80 mg/L的阳离子抗菌肽可以降低游离和固着细胞1-2个数量级,而160 mg/L完全抑制了游离和固着SRB细胞生长。SRB在试片表面激光共聚焦荧光显微镜(CLSM)测试与菌量结果相一致,证明了抗菌肽对SRB有良好的抑制作用。160 mg/L的抗菌肽失重抑制率可以达到88%,非均匀腐蚀也明显减轻,表明抗菌肽可以同时抑制SRB的均匀腐蚀和局部腐蚀。特殊的电荷分布和疏水残基分布是抗菌肽性能优异的原因,合成的抗菌肽通过吸附于SRB细胞表面,破坏细胞膜结构,使得细胞质流出,导致细胞死亡,死亡的细胞和生物膜附着在金属表面形成保护膜进一步减轻X80钢的腐蚀。3.为了降低生物肽的使用成本,提升合成肽的活性,对线性肽进行空间结构改性,改性后的环状肽能以极低的加入量增效杀菌剂,大大降低化学药剂用量。系统研究了端基封闭的Peptide A与杀菌剂四羟甲基硫酸磷(THPS)协同作用下MIC腐蚀机制。结果表明20 mg/L THPS单独作用时抗菌效果并不明显,在此基础上加入10μg/L和100μg/L的Peptide A后,虽然游离细胞数几乎不变,但固着细胞数明显降低2-4个数量级,揭示了Peptide A不是直接作为杀菌剂杀灭细胞,而是驱散金属上附着的生物膜。腐蚀失重结果中,100μg/L的Peptide A腐蚀抑制率达到83%,非均匀腐蚀也明显降低。说明这种具有空间环状结构的生物活性肽Peptide A比线性结构的肽性能更优,Peptide A通过增效THPS阻断细胞附着、驱散生物膜,使细胞和金属间的电子传递过程被阻断,进而减轻腐蚀。20 mg/L THPS+100μg/L Peptide A的微生物腐蚀抑制率与50 mg/L THPS相当,起到了药半功倍的效果。4.在生物肽研究基础上,使用可以产生类抗菌肽活性物质的有益菌,原位培养,与腐蚀菌群SRB竞争生长,原位产生抗菌物质抑制SRB生长和腐蚀。选择与SRB具有相似生长环境的枯草芽孢杆菌为目标菌,研究其与SRB共同培养、竞争生长时,SRB生长规律和X80钢表面微生物腐蚀行为。菌量测试表明混合菌中SRB游离和固着细胞数分别下降4和5个数量级,主要归因于枯草芽孢杆菌代谢过程产生的大量抗生素和抗菌多肽类化合物,这些抗菌代谢物有效抑制了SRB的生长。腐蚀失重结果显示混合菌条件下腐蚀抑制率高达94%,腐蚀电流密度计算得到的腐蚀抑制率也达到92%,与失重结果基本一致,进一步证明了混合菌条件下可以通过生物竞争、原位产生代谢产物的方式使X80钢腐蚀减轻。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 周平;秦双;叶琴;刘宏芳;;油田污水中碳钢表面生物膜的生长监测与控制[J];材料保护;2013年11期
2 刘宏芳,许立铭,郑家燊;硫酸盐还原菌生物膜下钢铁腐蚀研究概况[J];油田化学;2000年01期
3 刘伟;张蕴才;尹业师;王欣;;抗菌肽在养猪生产中的应用[J];养猪;2013年05期
4 赵莉;葛红花;申晶;宋飞;;三种不同体系的微生物腐蚀及控制[J];腐蚀与防护;2011年03期
5 何奕;杜翠薇;徐大可;张达威;刘智勇;;土壤中的微生物腐蚀研究进展[J];装备环境工程;2019年03期
6 廖强强;微生物腐蚀机制及检测方法[J];华东电力;2003年09期
7 方汉平,徐立冲,张彤;利用原子力显微镜和分子技术研究海水微生物腐蚀(英文)[J];电化学;2003年02期
8 刘宏芳,徐智谋,郑家燊,许立铭,杨昊鹏;几种材料的微生物腐蚀[J];材料保护;1999年11期
9 Аглиуллович,А·Ф·;任玲;;抑制硫盐酸还原菌的化学方法[J];石油与天然气化工;1984年05期
10 刘宏芳,汪梅芳,许立铭,郭兴蓬;钙离子对碳钢微生物腐蚀的影响[J];中国腐蚀与防护学报;2004年01期
11 王蕾;屈庆;李蕾;;芽孢杆菌属微生物腐蚀研究进展[J];全面腐蚀控制;2013年10期
12 刘玉秀,刘贵昌,战广深;硫酸盐还原菌引起的微生物腐蚀的研究进展[J];腐蚀与防护;2002年06期
13 赵晓栋;段继周;武素茹;侯保荣;;海水中硫酸盐还原菌作用下Q235钢表面腐蚀产物的形成和转化[J];中国腐蚀与防护学报;2008年05期
14 孙田革;;抗菌肽在水产养殖中的应用[J];新农业;2022年08期
15 王洪伟;;关于抗菌肽在犬病防治中的应用研究[J];中国工作犬业;2022年05期
16 王新新;许令侠;卢艳慧;曲芙生;李迎秋;梁艳;;维生素E/抗菌肽缓释微胶囊的制备及表征[J];食品工业;2021年11期
17 万遂如;;抗菌肽在猪病防治中的科学应用[J];养猪;2020年02期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 陈士强;王鹏;张盾;;硫酸盐还原菌对铜在海水中腐蚀行为的影响[A];中国海洋湖沼学会第十次会员代表大会2012海洋腐蚀与生物污损学术研讨会摘要集[C];2012年
2 吕亚林;刘宏伟;熊福平;刘宏芳;;磁场对硫酸盐还原菌生物膜在碳钢表面吸附性能的研究[A];2017第四届海洋材料与腐蚀防护大会论文集[C];2017年
3 吕亚林;刘宏伟;熊福平;刘宏芳;;磁场对硫酸盐还原菌生物膜在碳钢表面吸附性能的研究[A];2016第三届海洋材料与腐蚀防护大会暨海洋新材料及防护新技术展览会论文集[C];2016年
4 韩晓梅;窦雯雯;陈守刚;蒲亚男;;硫酸盐还原菌所致铝的微生物腐蚀机理研究[A];第十届全国腐蚀大会摘要集[C];2019年
5 段东霞;蔺存国;孙明明;;微生物发酵产物对硫酸盐还原菌生物膜的分解作用[A];第十六届全国缓蚀剂学术讨论会论文集[C];2010年
6 彭兵;张树斌;王立安;;枯草芽孢杆菌菌株A抗菌肽的分离纯化及抗真菌机理[A];格莱姆抗菌肽——抗菌肽开发与应用技术研讨会论文集[C];2009年
7 陈龙;罗施中;;新型抗菌肽的研究开发与应用[A];2018(第3届)抗菌科学与技术论坛论文摘要集[C];2018年
8 胡建和;;动物源抗菌肽的开发与利用[A];第五届全国人畜共患病学术研讨会论文摘要集[C];2017年
9 何凤艳;高林;白子金;王国华;宋良敏;海洋;;微生物抗菌肽的研究进展[A];格莱姆抗菌肽——抗菌肽开发与应用技术研讨会论文集[C];2009年
10 费威;武向敏;马龙洋;江红霞;孔祥会;;水生动物组蛋白衍生抗菌肽结构和抗菌活性[A];中国水产学会鱼病专业委员会2013年学术研讨会论文摘要汇编[C];2013年
11 程福亮;韩文瑜;;抗菌肽生物学功能的研究进展[A];2006中国微生物学会第九次全国会员代表大会暨学术年会论文摘要集[C];2006年
12 孔凡胜;马郁芳;辛毅;;对丝光绿蝇幼虫分泌物中抗菌肽的纯化[A];东北三省生物化学与分子生物学学会2008年学术交流会论文摘要[C];2008年
13 杨愈丰;杨传辉;卢荣锐;苟洪伟;;一种新型抗菌肽设计方法及其应用[A];中国生物工程学会第十三届学术年会暨2019年全国生物技术大会论文集[C];2019年
14 张锦丰;许巧情;;黄鳝粘液抗菌肽的分离纯化及成分鉴定[A];2018年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2018年
15 丑淑丽;单安山;;多股β-发卡抗菌肽的分子设计、生物活性及作用机理的研究[A];第二届(2017)东北养猪论坛暨东北猪业博览会论文集[C];2017年
16 傅风茗;;抗菌肽的简介和研究开发进展[A];2016年临床药学高峰论坛暨浙江省医学会临床药学分会学术会议论文汇编[C];2016年
17 陈勇;周雍;周国旗;沈熠菁;盛清;吕正兵;吴祥甫;聂作明;;抗菌肽的串联表达和规模化制备[A];华东六省一市生物化学与分子生物学学会2014年学术交流大会暨浙江省第十一届学会会员代表大会会议论文集[C];2014年
18 刁昱文;赵红蕾;冯新;韩文瑜;雷连成;孙长江;杜涛峰;刘珊珊;;靶向性抗菌肽研究概况[A];中国畜牧兽医学会生物制品学分会中国微生物学会兽医微生物学专业委员会2010年学术年会(第三届中国兽药大会学术论坛)论文集[C];2010年
19 黄自然;张卫民;黄亚东;;蚕抗菌肽研究开发三十年的回顾与展望[A];格莱姆抗菌肽——抗菌肽开发与应用技术研讨会论文集[C];2009年
20 费威;武向敏;马龙洋;江红霞;孔祥会;;生动物组蛋白衍生抗菌肽结构和抗菌活性[A];中国水产学会鱼病专业委员会2013年学术研讨会论文摘要汇编[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 王军磊;环保仿生型抗菌剂对生物膜下微生物腐蚀作用机制[D];华中科技大学;2021年
2 宋伟光;棉籽蛋白抗菌肽分离鉴定、构效关系研究以及中试规模制备[D];江南大学;2020年
3 王国祥;大头蛙(Limnonects kuhlii)皮肤中抗菌肽的分离纯化、分子克隆及功能研究[D];南京农业大学;2014年
4 董娜;β-折叠抗菌肽的分子设计、生物学活性及抑菌机理研究[D];东北农业大学;2013年
5 衣同辉;五种抗菌肽的设计、原核表达和抗菌作用机理研究[D];吉林大学;2014年
6 李强;抗菌肽DYBOWSKIN-2CDYA的克隆表达及其在家禽饲料中的应用[D];沈阳农业大学;2015年
7 姜珊;两种水产动物抗菌肽的重组表达工艺优化与药理药效研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
8 郑伟;中国鲎(Tachypleus tridentatus)基因工程抗菌肽的制备及其生物活性研究[D];吉林大学;2005年
9 张海文;动物源抗菌肽对肠道免疫及物理屏障的影响及其机制研究[D];浙江大学;2015年
10 李付绍;硫酸盐还原菌生物膜下钢铁材料腐蚀行为的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
11 郑碧娟;静磁场作用下硫酸盐还原菌生长特性及腐蚀行为[D];华中科技大学;2015年
12 朱鑫;PMAP-36的分子改良及其作用机理的研究[D];东北农业大学;2015年
13 郭珍;自组装抗菌肽的设计及应用研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所);2021年
14 于林;硫酸盐还原菌生物膜电活性及腐蚀机理研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
15 林晶;海水中微生物膜下金属材料初期腐蚀行为[D];哈尔滨工程大学;2006年
16 刘辉;抑制耐冷菌的乳酸菌抗菌肽筛选及其结构和抗菌机理研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
17 钱鸿昌;高盐环境典型钢铁材料嗜盐古菌微生物腐蚀行为机理研究[D];北京科技大学;2019年
18 陈菊娜;船体结构材料907钢在海水中微生物腐蚀行为及机理研究[D];中国科学院大学(中国科学院海洋研究所);2019年
19 窦雯雯;纯铜的微生物腐蚀及其耐蚀超疏水表面的制备[D];中国科学院大学(中国科学院海洋研究所);2018年
20 栾超;利用SUMO融合技术在枯草芽孢杆菌中重组表达抗菌肽cathelicidin-BF及其生物学活性研究[D];浙江大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 高建富;循环冷却水中硫酸盐还原菌对不锈钢的腐蚀研究[D];北京交通大学;2013年
2 王娟丽;强啡肽来源的抗菌肽的设计及活性研究[D];兰州大学;2017年
3 齐梅;一种抗菌肽产品的制备和药效研究[D];济南大学;2015年
4 吕亚林;动态油田产出水中X80钢微生物腐蚀机理[D];华中科技大学;2017年
5 李克娟;静磁场作用下的微生物腐蚀行为研究[D];华中科技大学;2013年
6 王芮宁;自噬相关抗结核分枝杆菌新型抗菌肽的筛选[D];南方医科大学;2018年
7 布晓婷;基于多标签直推学习的抗菌肽功能预测[D];大连理工大学;2017年
8 赵晓蔚;一组α螺旋抗菌肽的预测与活性测定[D];复旦大学;2013年
9 谭嘉圣;人源及杂合抗菌肽在乳酸乳球菌中重组分泌表达[D];南方医科大学;2015年
10 赵莉;冷却水中微生物腐蚀及其控制研究[D];上海电力学院;2011年
11 符豪毅;基于氨基酸嵌入和特征融合的抗菌肽预测方法研究[D];云南大学;2020年
12 卢佳;少棘蜈蚣抗菌肽Scolopin 2-NH_2的抗菌作用机制研究[D];南京师范大学;2016年
13 周朋朋;小分子抗菌肽的设计、合成、与生物活性研究[D];重庆理工大学;2017年
14 杜瑶;基于天蚕素的新型、高效抗菌肽的设计与筛选及其对溃疡性结肠炎模型小鼠的保护作用[D];浙江理工大学;2018年
15 冯其;α-螺旋抗菌肽与传统抗生素的体内和体外的协同抗菌作用研究[D];吉林大学;2014年
16 谭淑樱;鸡、鸭肠道抗菌肽的提取及部分生物学活性研究[D];安徽农业大学;2009年
17 姚任杰;复合抗菌肽对高精料育肥成都麻羊瘤胃代谢产物及肉质的影响[D];四川农业大学;2020年
18 田萍;奶牛乳腺炎源金黄色葡萄球菌耐抗菌肽相关基因的功能研究[D];西北农林科技大学;2020年
19 洪小平;Odorrana schmackeri HSH皮肤抗菌肽分子克隆、表达及结构与功能研究[D];南京农业大学;2013年
20 庄玉;基于海洋生物基因组信息的抗菌肽的设计和功能研究[D];青岛科技大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 记者 张潇 实习生 吴秀秀;抗菌肽量产有望替代抗生素[N];西安日报;2018年
2 本报记者 胡璇子;抗菌肽让“替抗”梦想照进现实[N];中国科学报;2018年
3 记者 何屹;抗菌肽或成“新神器”[N];科技日报;2016年
4 记者 任国战;我省抗菌肽研发步伐提速[N];河南日报;2012年
5 赵永伟;自治区政协力促抗菌肽产业发展[N];亚洲中心时报(汉);2009年
6 李天舒;我国发现107种新型抗菌肽[N];健康报;2007年
7 记者 胡德荣;同济大学成功制备抗菌肽囊泡[N];健康报;2013年
8 李原;中科院发现新型动物来源抗菌肽[N];医药经济报;2007年
9 本报特约撰稿人 陆志城;新型抗菌肽浮出水面[N];医药经济报;2006年
10 ;抗菌肽外源性凝集素:医学的惊奇发现[N];广东科技报;2002年
11 记者 郭蕾;抗菌肽或有望成为抗生素的最佳替代品[N];中国畜牧兽医报;2014年
12 记者 熊燕;两栖动物是天然抗菌肽的宝藏[N];云南日报;2011年
13 ;基因工程抗菌肽的高效表达及开发研究[N];科技日报;2015年
14 勇讯;苍蝇幼虫中有抗菌肽[N];医药经济报;2001年
15 吴存远 记者 朱彤;我首次证实绵羊生殖系统中存在抗菌肽[N];科技日报;2010年
16 记者 郭蕾;中农颖泰抗菌肽CAD获美国专利授权[N];中国畜牧兽医报;2014年
17 记者 王瑟 通讯员 吴存远;绵羊生殖器分离出天然抗菌肽[N];光明日报;2010年
18 全媒体记者 胡润田;抗菌肽可提高肉牛生长发育性能[N];农业科技报;2022年
19 全媒体记者 胡润田;抗菌肽可提高肉牛生长发育性能[N];农业科技报;2022年
20 记者 孙琪;顶级专家聚蓉 研讨防治“生物膜”[N];四川日报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978