Understanding Nano-Microbial Interactions in a Bacterial Biofilm

了解细菌生物膜中的纳米微生物相互作用

基本信息

  • 批准号:
    0966930
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.8万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-09-01 至 2014-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Previously established unpublished data show that biofilm cells are more resistant to silver nanoparticles (AgNPs) than planktonic cells. The goal of this research is to determine the fate and transport of AgNPs in a single species biofilm system and to examine the role of AgNPs in the proliferation of antibacterial resistance in attached growth systems. The specific objectives and associated tasks include (1) characterizing AgNPs and examining microbially induced particle aggregation/dissolution and determining the spatial/temporal distribution of AgNPs in biofilms, (2) examining the spatial and temporal variation of microbial activity within the biofilm exposed to AgNPs, and (3) evaluating the impact of AgNPs on gene expression of the stress related genes and antimicrobial resistance genes in biofilms. The research will use microrespirometry, two-photon laser scanning fluorescence microscopy (2P-LSM) and laser capture microdissection microscopy to determine bacterial activity, AgNPs and cell activity within the biofilm, and the levels of antimicrobial resistance gene expression at different biofilm depth, respectively. The research will further examine particle dissolution/aggregation/transformation by microorganisms using advanced electron microscopy (TEM/SEM/ESEM) coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Two bacterial species Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa will be used for single species biofilm studies because P. aeruginosa is a well-studied opportunistic pathogen that is commonly found in the environment to form biofilms while E. coli is still used as the principle indicator for drinking water pollution monitoring. Significant broader impacts involve student support.
先前建立的未发表的数据表明,生物膜细胞比浮游细胞更能抵抗银纳米颗粒(AgNPs)。本研究的目的是确定AgNPs在单一物种生物膜系统中的命运和运输,并研究AgNPs在附着生长系统中抗菌耐药性增殖中的作用。具体目标和相关任务包括:(1)表征AgNPs并检测微生物诱导的颗粒聚集/溶解,确定AgNPs在生物膜中的时空分布;(2)检测暴露于AgNPs的生物膜内微生物活性的时空变化;(3)评估AgNPs对生物膜中应激相关基因和抗菌素抗性基因表达的影响。本研究将利用微呼吸法、双光子激光扫描荧光显微镜(2P-LSM)和激光捕获显微解剖显微镜分别测定生物膜内的细菌活性、AgNPs和细胞活性,以及不同生物膜深度的抗菌耐药基因表达水平。本研究将利用先进的电子显微镜(TEM/SEM/ESEM)结合能量色散x射线能谱(EDS)和x射线光电子能谱(XPS)进一步研究微生物对颗粒的溶解/聚集/转化。单种生物膜研究将使用大肠杆菌和铜绿假单胞菌两种细菌,因为铜绿假单胞菌是一种被研究得很好的条件致病菌,在环境中普遍存在形成生物膜,而大肠杆菌仍被用作饮用水污染监测的主要指标。更广泛的影响涉及到学生的支持。

项目成果

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  • 资助金额:
    $ 32.8万
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知道了